芯片封装焊球疲劳寿命预测：弹粘塑性有限元分析

"芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球疲劳寿命预测 (2004年) - 浙江工业大学学报论文" 这篇2004年的科研论文主要探讨了芯片叠层球栅阵列（Stacked Chip Scale Ball Grid Array, SCSBGA）封装中的焊球在热循环条件下的疲劳寿命预测问题。研究人员运用弹粘塑性有限元法（Viscoplastic Finite Element Method）进行数值模拟，以了解在-40至125摄氏度的温度循环下，焊球的受力状况和可能的损伤机制。 在芯片封装中，由于不同材料的热膨胀系数差异，当经历温度变化时，焊球连接处会产生塑性形变。这种形变可能导致累积应力，随着时间的推移，可能会形成裂纹，最终导致芯片的失效。论文利用ANSYS这一强大的有限元分析软件，以塑性应变能作为研究的关键参数，深入研究了焊球的可靠性分析方法。 此外，论文还通过子模型法（Submodeling Technique）研究了网格密度对焊球寿命预测的影响。这种方法允许在关键区域采用更精细的网格，以提高模拟的精度，同时减少计算成本。更密集的网格可以提供更精确的局部变形和应力分布，从而更准确地预测焊球的疲劳寿命。 关键词涉及了粘塑性材料特性、封装技术、焊球的寿命预测以及ANSYS软件的应用。这篇论文的贡献在于为电子封装行业的可靠性评估提供了理论基础和实用工具，有助于优化设计，延长芯片的使用寿命，减少因热疲劳导致的失效问题。通过这样的研究，工程师可以更好地理解封装材料和设计如何影响整体系统的长期稳定性，进而改进工艺，提升产品质量。