PBGA封装热-机械可靠性研究.docx

PBGA封装热-机械可靠性研究
PBGA封装热-机械可靠性研究
摘要：本论文主要研究了PBGA封装的热-机械可靠性问题。首先介绍了PBGA封装的基本结构和工艺流程，接着探讨了主要的热-机械可靠性问题，包括温度循环测试、振动测试和冷热冲击测试。然后，针对这些问题，分析了可能的失效机制，并提出了相关的改进措施。最后，总结了目前PBGA封装热-机械可靠性研究的进展和存在的问题，并展望了未来的研究方向。
关键词：PBGA封装，热-机械可靠性，失效机制，改进措施
一、引言
随着电子产品的不断发展，对封装技术的要求也越来越高。PBGA（PlasticBallGridArray）封装作为一种球栅阵列封装，具有结构简单、焊接可靠等优点，在电子行业中得到了广泛应用。然而，由于电子产品工作环境的多样性以及面临的严苛工作条件，PBGA封装在使用过程中可能会面临热-机械可靠性问题，如温度循环造成的疲劳失效、机械振动引起的破裂等。因此，研究PBGA封装的热-机械可靠性问题对于提高电子产品的可靠性和寿命具有重要意义。
二、PBGA封装的基本结构和工艺流程
PBGA封装由基板、封装芯片、焊球和封装树脂组成。其中，基板是PBGA封装的主要支持结构，封装芯片是电子器件的核心部件，焊球用于连接芯片和基板，封装树脂则用于固定和保护芯片和焊球。PBGA封装的工艺流程主要包括基板制造、封装芯片、连接焊球和封装树脂固化等环节。
三、PBGA封装的热-机械可靠性问题
1.温度循环测试：温度循环测试是评估封装材料对温度变化的适应能力的重要指标。由于温度变化引起的热膨胀和收缩，PBGA封装内部可能会产生应力，导致焊点破裂或导电层的断裂等失效现象。
2.振动测试：振动测试可以模拟电子产品在运输和使用过程中面临的振动环境。PBGA封装在振动加载下可能会出现焊点疲劳破裂、焊球松动等问题，影响电子产品的可靠性。
3.冷热冲击测试：冷热冲击测试是评估PBGA封装在温度变化下的可靠性的常用方法。由于冷热交替引起的热膨胀和收缩，PBGA封装可能会出现焊点断裂、焊球剥离等失效现象。
四、PBGA封装热-机械可靠性失效机制和改进措施
1.温度循环测试：温度循环测试中，主要的失效机制包括热膨胀不匹配引起的应力集中、焊点疲劳破裂等。为了提高PBGA封装的可靠性，可以采用增加焊点面积、采用高可靠性的封装树脂以及优化焊球结构等措施。
2.振动测试：在振动测试中，PBGA封装主要面临焊点疲劳破裂和焊球松动等问题。可以通过增加焊点的可靠性设计、选用高性能焊球材料以及优化封装结构等方式来改善封装的振动可靠性。
3.冷热冲击测试：冷热冲击测试中，焊点断裂和焊球剥离是主要的失效机制。为了提高PBGA封装的冷热冲击可靠性，可以采用增加焊点面积、优化封装结构、选用可靠性更高的焊球材料等方法。
五、PBGA封装热-机械可靠性研究的进展和问题
目前，对于PBGA封装的热-机械可靠性研究已经取得了一定的进展。然而，仍存在一些问题需要解决。首先，PBGA封装的热-机械可靠性研究大多局限于实验室水平，缺乏实际应用的验证。其次，失效机制的研究还不够深入，对于一些细节的失效机制了解还较为有限。此外，对于PBGA封装的改进措施也需要进一步研究和优化。
六、未来研究方向展望
未来，应继续深入研究PBGA封装的热-机械可靠性问题，尤其是在实际应用中的验证方面。同时，应进一步探索PBGA封装失效机制的深层次机理，提高对于细节失效机制的理解。此外，还应加强对于PBGA封装的改进措施的研究和优化，以提高其热-机械可靠性。
七、结论
本论文系统地研究了PBGA封装的热-机械可靠性问题。通过对PBGA封装的基本结构和工艺流程的介绍，探讨了主要的热-机械可靠性问题以及可能的失效机制。针对这些问题，提出了相关的改进措施。最后，对目前的研究进展和存在的问题进行了总结，并对未来研究方向进行了展望。
参考文献：
1.Deng,Y.,Zhang,L.,Liu,Y.,Ji,Y.,Chen,W.,&Lu,T.(2018).ExperimentalandnumericalanalysisonmechanicalintegrityofFC-BGApackageswithdifferentunderfilledconfigurationsduringdifferentthermalcyclingconditions.Micromachines,9(1),34.
2.Grier,D.G.,&Wang,L.(2016).UnderstandingtheeffectsofpackageconfigurationsonthereliabilityofboardlevelPBGAinterconnects.Soldering&SurfaceMountTechnology,28