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万博ANSYS的博客
2019年9月5日
球栅阵列(BGA)和四平面无铅封装(QFN)是集成电路(ic)中最常见的封装。挑战在于bga和QFNs比含铅的同类产品具有更大的风险焊点失效.
QFN和BGA包
这些焊点失效的发生是因为bga和qfn易受以下因素影响:
那么,为什么会这么受欢迎呢?bga和qfn比含铅包装更强大,更便宜。因此,它们被广泛地纳入到各种技术中。事实上,bga产生了大约三分之二的半导体封装收入。另一方面,qfn是按体积计算最受欢迎的IC封装。
显然,bga和qfn短期内不会消失。因此,设计没有它们的产品并不万博网是减轻这些包装所带来的风险的可行方法。另外,有两种方法可以解决潜在的故障:
这两种解决方案都很全面,所以让我们详细分析一下。
作为一种降低风险的措施,与重新设计bga和qfn相关的不同成本相比,底面填充、边缘粘结和角桩可以具有成本效益。
然而,在组件设计确定之后解决BGA和QFN故障(通常情况下)是权宜之计。
万博ANSYS Sherlock机械循环模拟某板
有时,像填充物不足这样的权宜之计恰恰是降低风险所需要的,而不会导致包装重新设计的费用。然而,底填充是一个耗时的过程,材料昂贵。因此,低填充是一种很好的解决方案,只适用于少量的BGAs。在成本目标较低的高通量场景下,边缘粘结和角桩是更好的选择。
BGA和QFN失效可以使用底填法来减轻。
工程师可以根据主导破坏机制的先验知识,选择最优的底填方法。根据底填料行为、装载条件和电子封装类型的不同,对整个区域、周长或边缘粘结的底填料可提供不同程度的缓解。
事实上,一些底填材料和应用类型的组合已被证明在热循环下降低可靠性性能,而在机械冲击下提高性能。换句话说,工程师需要知道他们的创可贴修复如何导致不利的热循环和机械循环问题。
与铅封装不同,温度循环会影响焊点,降低BGAs和qfn的性能。为了解决这些问题,工程师可以使用:
与热循环一样,底部填充、边缘粘结和角桩都是机械循环的挑战。工程师应该跟踪:
要了解更多,请观看网络研讨会:bga、qfn和其他关键包的可靠性.
底填充、边缘粘结和角桩是BGA和QFN失败的可行补救措施。然而,这些选项都不能提供完整的解决方案。
为了彻底解决这一问题,工程师可以使用RPA和优化BGA和QFN设计万博Ansys夏洛克的自动化设计分析能力。
万博ANSYS Sherlock机械循环模拟某板
夏洛克可以用来预测焊点的寿命。当BGA和QFN进行热循环时,焊料和材料的不同膨胀和收缩行为会产生应力和应变。这些力使焊料变形。
应变的程度决定了焊点的寿命——应变越高,焊点受损越严重,寿命越短。Sherlock使用基于物理的退化算法来预测在一定温度范围内的振动和机械冲击性能,而不仅仅是电子产品的标准25摄氏度(77华氏度)。该虚拟工具还开发了基于以下关键驱动因素的预测模型和设计规则:
基于这些关键驱动因素和基于物理的退化算法,工程师可以估计BGA和QFN中的应变能耗散。夏洛克的失效时间预测基于应变能。它使工程师能够在布局之前进行设计调整,节省时间和金钱,同时延长故障发生时间,满足可靠性目标。
工程师可以通过以下三步流程优化RPA的使用:
传统上,RPA策略需要时间。然而,Sherlock能够将电子计算机辅助设计(ECAD)和机械计算机辅助工程(MCAE)数据转换为3D有限元模型。这使得电子的热学和力学分析大众化。因此,bga和qfn可以在数小时内而不是数周内进行优化。
要了解更多关于可靠性物理分析的知识,请加入网络研讨会可靠性物理分析导论“,.
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