功率循環載荷下BGA 焊點應力與應變分析

高超，黃春躍，梁穎，劉首甫，張懷權

(1.桂林電子科技大學,桂林,541004；2.成都大學,模式識別與智能信息處理四川省高校重點試驗室,成都,610106；3.成都航空職業技術學院,成都,610021；4.工業和信息化部電子第五研究所,廣州,511370)

0 序言

隨著集成電路制造業的快速發展，封裝器件集成度持續提升，I/O 引腳數的急速增加使封裝器件功耗越來越大,對集成電路封裝要求變得更加嚴格[1].作為集成電路封裝主要方式之一的球柵陣列封裝(ball grid array，BGA)使每平方英寸的存儲量大幅度提升，并且具有體積小、散熱性能及導電性能更好的優勢被廣泛應用在電子產品中[2].含有BGA 封裝的電子器件在使用過程中，周期性的通電、斷電會使器件承受不同的功率載荷，器件內部的熱流密度也會產生周期性的變化，因此，器件在服役時必然重復承受通電升溫和關斷降溫的循環過程[3].由于芯片、基板、BGA 焊點及塑封材料之間的存在著熱膨脹系數失配問題，在溫度變化的情況下會致使BGA 焊點承受周期性循環變化的應力與應變，產生熱疲勞損壞，導致整個封裝器件失效[4-5].

因此，應該重視由高低功率載荷而導致的包括BGA 焊點在內的各種互連焊點的失效問題.國內外學者針對互連焊點在功率載荷下的可靠性已開展了相關研究，如王強等人[6]分析了芯片尺寸封裝(chip size package,CSP)焊點在給定功率循環載荷下的應力與應變，結果表明，應力最大焊點位于陣列的最外側，從而確定了關鍵焊點位置.王建培等人[7]分析了在熱功……