CSP組件的動(dòng)態(tài)特性與振動(dòng)可靠性研究.pdf

1、伴隨著電子設(shè)備的發(fā)展,印刷電路板成為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中不可缺少的一部分,而PCB板上的電子元器件則是電子設(shè)備的核心。電子設(shè)備在制造、運(yùn)輸及使用的過程中難免受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊的作用,因此對(duì)電子元器件機(jī)械可靠性的研究具有極其重大的意義,且對(duì)目前最具應(yīng)用前景的集成電路封裝形式之一CSP封裝的機(jī)械可靠性研究變得更為重要。
　　 針對(duì)不同結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)的芯片集成模式,設(shè)計(jì)制作了一塊CSP電路板組件樣品,開展了動(dòng)態(tài)特性、疲勞特性以及基本抗振特性

2、的研究。主要研究工作如下:
　　 利用模態(tài)分析方法研究了CSP組件的動(dòng)態(tài)特性。采用有限元分析軟件ANSYS中的模態(tài)分析模塊建立了該CSP組件的有限元模型并進(jìn)行了不同約束條件下的加載計(jì)算,在建模過程中考慮到芯片焊點(diǎn)過多,對(duì)芯片進(jìn)行了簡化處理。通過與試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果相對(duì)比,得到了該組件的前五階固有頻率及相應(yīng)頻率下的模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù),同時(shí)驗(yàn)證了所建立的有限元模型是準(zhǔn)確的,可作為以后進(jìn)行疲勞壽命估計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。
　　 結(jié)

3、合試驗(yàn)測(cè)試和理論計(jì)算對(duì)該CSP組件的振動(dòng)疲勞特性進(jìn)行了研究,在研究中通過振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)CSP組件進(jìn)行了正弦激勵(lì)和隨機(jī)激勵(lì)下的加載,建立了不同激勵(lì)下各芯片的疲勞載荷譜,并通過雨流計(jì)數(shù)法得到了在不同應(yīng)力條件下的應(yīng)變幅和平均值?；诟咧芷趬勖?得到芯片不同應(yīng)力條件下的疲勞壽命。建立并分析了不同封裝方式、焊點(diǎn)材料、芯片位置以及激勵(lì)大小對(duì)疲勞壽命影響的S-N曲線。最后,基于三帶技術(shù)和疲勞損傷累積理論得到了一種芯片關(guān)鍵角端焊點(diǎn)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)的分

4、析方法。
　　 針對(duì)該CSP組件的抗振特性,通過試驗(yàn)對(duì)該組件進(jìn)行了抗振特性測(cè)試,測(cè)試前設(shè)計(jì)了封裝芯片振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng),討論了傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)誤差的處理方法；通過改變振動(dòng)幅值、振動(dòng)頻率和封裝芯片的類型得到了芯片系統(tǒng)的基本工作特性變化規(guī)律(力學(xué)特性),分析了芯片系統(tǒng)的抗振特性與振動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)頻率以及結(jié)構(gòu)參數(shù)之間非線性特性的變化規(guī)律。研究表明該芯片系統(tǒng)的工作特性具有一定的非線性規(guī)律和良好的設(shè)計(jì)可控性。
　　 本文的研究結(jié)果可作為以后