陶瓷BGA封装热疲劳寿命有限元分析

"这篇2007年的论文探讨了陶瓷球栅阵列封装(CBGA)在热致疲劳寿命分析中的关键问题。作者通过建立一个改进的全局与局部结合的有限元模型，利用MARC软件对FF1152封装中的复合焊点进行了应力、应变及塑性功累积分析，定位了最易发生故障的焊点。他们进一步应用Darveaux的塑性能量累积方程，在0至100℃的温度循环下预测这些焊点的热疲劳寿命，结果与已有的国际文献相符。此外，论文还介绍了首次使用Nastran软件的优化功能和手工拟合方法来确定等效焊点的参数，误差仅为3.01%，证明了改进模型的精确性和适用性，可用于不同类型的表面贴装技术(SMT)封装的分析。" 本文是自然科学领域的学术论文，主要研究内容涉及电子封装技术，特别是陶瓷球栅阵列封装的热疲劳寿命预测。热疲劳是电子封装中常见的失效模式，尤其是在高温环境下工作或经历温度循环的设备。作者通过有限元分析(FEA)这一数值计算方法，对FF1152封装中的1152个焊点进行详细模拟，以理解其在实际操作条件下的应力分布和变形情况。 首先，他们构建了一个整体与局部相结合的有限元模型，这种模型可以更精确地捕捉到封装中复杂几何结构和材料性质的局部差异，从而提供更真实的应力应变分析。使用MARC软件，研究人员能够计算出每个焊点在工作条件下的应力状态和应变历程，这对于识别潜在的故障点至关重要。 其次，基于Darveaux的塑性能量累积理论，他们对预测焊点的热疲劳寿命进行了评估。这个理论考虑了材料在塑性变形过程中能量的积累，当累积的能量达到一定程度时，焊点就会发生疲劳破坏。在0到100℃的温度循环下，该理论能有效地预测焊点的疲劳寿命，为可靠性设计提供了基础。 此外，为了简化分析并提高效率，论文还介绍了如何使用Nastran软件的优化功能来确定等效焊点的参数。通过这种方法，研究人员能够得到一组等效参数，它们可以代表真实焊点的行为，而且计算误差极小，只有3.01%。这表明该方法是可行且准确的，对于处理大量焊点的分析非常有用。 这篇论文在热疲劳寿命分析方面做出了重要贡献，为CBGA封装和其他SMT封装的设计与可靠性评估提供了有力的工具和理论依据。通过这些方法，工程师们能够更好地理解和预测电子封装在实际环境中的性能，从而提升产品的质量和寿命。