CBGA热弹塑性分析：循环载荷下的可靠性提升策略

本文主要探讨了在现代信息技术领域，尤其是芯片封装技术中，一种关键组件——陶瓷球栅阵列(CBGAs，Chip Ball Grid Array)在经历循环载荷下的热弹塑性行为。CBGA是微电子封装的一种常见形式，它通过将小型球状元件阵列粘贴在基板上实现高密度的集成。然而，随着技术的发展，CBGA面临了更为严格的性能和可靠性要求，尤其是在高温和频繁的热循环条件下，电子元件与基板之间的热膨胀差异可能导致焊点应力累积，从而影响封装的稳定性。 本文首先利用了双尺度理论分析，这是一种将微观结构与宏观行为结合的方法，通过将均匀化理论和高阶逐层离散层板理论相结合，细致地研究了焊料材料的热膨胀效应和其在循环载荷下的塑性响应。这种方法有助于理解焊点的局部变形和失效机理，因为焊料在受热时会表现出粘塑性行为，即既有弹性变形也有塑性流动。 其次，通过有限元非线性求解技术，研究人员模拟了CBGA在实际工作环境中的热应力分布情况。这种数值模拟能够提供关于焊接点在不同温度变化下的应力应变行为，以及如何随时间演变的深入见解。这一步骤对于评估封装的长期可靠性至关重要，因为它可以帮助工程师预测和优化设计，以减少热循环过程中可能发生的早期失效。 在整个研究过程中，作者强调了对CBGA热弹塑性行为的理解对于确保其在复杂工作环境中的稳健性和寿命的重要性。通过理论分析和数值模拟的结果，本文为改善CBGA封装的热管理策略，如选择合适的材料组合、优化工艺流程或者设计改进的热界面材料提供了科学依据。 总结来说，这篇硕士学位论文深入探讨了CBGA在面对循环载荷和热环境挑战时的力学行为，旨在为电子封装技术的进一步发展提供理论支持和技术指导，以提升整个行业的可靠性和效率。