倒装焊焊点的可靠性分析

作     者：傅冰 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴林志

授予年度：2006年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：微电子互连 焊点形态 焊点可靠性 热疲劳寿命 

摘      要：在微电子封装高速发展的今天,互连焊点的可靠性成为微电子封装与组装技术中重要的问题之一,而焊点的形态是影响可靠性的重要因素,通过改变焊点形态可以显著提高其可靠性。 本文推导了焊点并给出了焊点在弹性区的应力应变分布特征。由于焊点在热循环下不但需要考虑到塑性和蠕变,而且还要考虑到塑性和蠕变的交互影响,因此从理论上精确地描述其应力应变分布较为困难。本文将主要利用有限元数值模拟来对焊点可靠性问题进行分析。 在对一系列SnPb钎料粘塑性本构模型进行比较后,选取了对焊点热循环下应力应变分布表征较理想的Anand本构模型。结合该本构模型,给出了粘塑性问题的非线性有限元解题思路,详细地推导了其求解过程。 采用Anand本构模型和有限元方法对焊点的粘塑性力学性能进行了分析,同时给出了在热循环下焊点的应力应变分布特征。在此基础上,利用Coffin-Manson经验修正公式预报了焊点的热疲劳寿命。通过改变焊点的结构参数和形态,对其热疲劳寿命进行了比较,得到了如下结果:增加焊点高度和直径均可以提高焊点的热疲劳寿命,焊点高度对热疲劳寿命的影响要比焊点直径对热疲劳寿命的影响大。通过改变焊点的几何形状可以得到微凹的焊点具有较好的热疲劳寿命。