板级BGA封装跌落冲击下焊点应力的三维有限元分析

本文主要探讨了板级BGA封装在跌落/冲击过程中的焊点应力分析。作者秦飞、白洁和安彤通过建立三维有限元模型，采用了Input-G方法来模拟PCB板的动态变形以及焊锡接点的应力响应。研究的重点在于探讨约束条件对计算结果的影响，特别是PCB板固定螺栓处的处理方式。 在有限元模型中，他们发现对螺栓作用区域施加合理的水平位移约束可以有效影响计算结果的准确性。结果显示，焊点应力的最大值通常在冲击后的0.4毫秒出现，而在角部焊点与PCB板铜垫交界处会发生最大的剥离应力。应力与PCB板的弯曲变形紧密相关，应力峰值和板的变形峰值在时间上具有同步性。 此外，文章指出，传统的试验方法如跌落/冲击试验虽然能够评估封装的可靠性，但成本高、耗时长。相比之下，数值模拟方法如LS-DYNA软件和子模型方法被广泛应用，它们能够提供更全面的数据且经济高效。Tee等人使用ANSYS/LS-DYNA进行的模拟进一步验证了这种方法的有效性。 该研究提出了一个快速估算焊点应力的等效静力学模型，并对其误差进行了分析，发现等效静力学模型估算的焊点应力相比于动力学模型高出了约23%。这为工程师在产品设计阶段预测焊点在跌落/冲击过程中的性能提供了实用工具，有助于提高产品的可靠性和设计效率。 本文为板级电子封装的跌落/冲击条件下焊点应力的精确计算提供了理论支持和技术指导，对于提升电子产品在实际使用中的可靠性具有重要意义。