通过重新设计、填充、边缘粘合或角桩来减少BGA和QFN故障

这些焊点故障的发生是因为bga和qfn容易受到:

• 热循环
• 振动
• 机械冲击
• 薄弱的板连接

那么，为什么受欢迎呢?bga和qfn比含铅封装更强大，更便宜。因此，它们被纳入了广泛的技术中。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是最受欢迎的IC封装。

显然，bga和qfn不会很快消失。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:

• 采用底部填充、边键和角桩来减少焊点应变
• 采用可靠性物理分析(RPA)对BGA和QFN设计进行改进

这两种解决方案都是全面的，所以让我们对它们进行分析。

什么时候通过下填充，边粘合和角桩来减少BGA和QFN故障

有时，像填充物不足这样的权宜之计，正是在不产生包装重新设计费用的情况下降低风险所需要的。然而，下填是一个耗时且材料昂贵的过程。因此，只在少量运行BGAs时，下填充是一个很好的解决方案。在具有低成本目标的高吞吐量场景中，边缘绑定和角桩是更好的选择。

BGA和QFN故障可以使用下填方法减轻。

工程师可以根据对主要破坏机制的先验知识来选择最优的下填方式。根据底填行为、载荷条件和电子封装类型，对整个区域、周边或边缘粘合进行底填可提供不同程度的缓解。

事实上，一些下填料材料和应用类型的组合已经被证明会降低热循环下的可靠性性能，同时提高机械冲击下的性能。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并降低bga和qfn的性能。为了解决这些问题，工程师可以使用:

• 未充满
  • 当工程师能够平衡玻璃化温度(Tg)、热膨胀系数(CTE)和弹性模量(E)时。
• 角落铆合
  • 当工程师需要使用更少的材料，在高吞吐量的情况下。
  • 当需要最低的费用和风险时;然而，这些改进在高温或低温下受到限制。
• 边债券
  • 当工程师需要一个类似的解决方案，拐角桩与改进的故障时间。

与热循环一样，下填料、边缘粘合和角桩都是机械循环的挑战。工程师应该跟踪:

• 经常导致焊点失效的冲击试验
• 在寒冷环境下进行振动测试，增加了所有缓解技术的故障率

欲了解更多信息，请观看网络研讨会:bga、qfn和其他关键封装的可靠性．

利用RPA优化BGA和QFN设计

Sherlock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，焊点损坏越多，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)。该虚拟工具还基于以下关键驱动因素开发预测模型和设计规则:

• 组件和板的CTE和弹性模量
• 组件长度
• 焊料体积和厚度
• 焊料疲劳性能

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。夏洛克根据应变能来预测故障发生时间。它使工程师能够在布局之前进行设计调整，节省了时间和金钱，同时延长了故障发生的时间，并满足了可靠性目标。

工程师可以按照以下三个步骤优化RPA的使用:

1. 在部件工程或部件选择过程中实施RPA。
   • 评估每个新组件的焊点失效风险。
2. 基准RPA预测
   • 运行RPA模拟，并将其与供应商的测试环境进行比较。
   • 如果缺乏测试数据，通过相似性(RBS)确定可靠性，然后只测试或使用RPA。
   • 一旦组件通过RBS中的RPA，就在设计的包中对其进行测试。
3. 布局前执行RPA
   • 在布局之后运行RPA是没有意义的，因为它对设计进行更改已经太晚了。

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)数据转换为三维有限元模型。这使电子学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。

要了解有关可靠性物理分析的更多信息，请参加网络研讨会可靠性物理分析导论．