通过重新设计、底填充、边缘粘结或角桩来减轻BGA和QFN故障

这些焊点失效的发生是因为bga和qfn易受以下因素影响:

• 热循环
• 振动
• 机械冲击
• 薄弱的单板连接

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:

• 使用底料填充，边缘粘结和角桩来减少焊点应变
• 使用可靠性物理分析(RPA)来改变BGA和QFN设计

这两种解决方案都很全面，所以让我们详细分析一下。

当使用底填、边缘粘结和角桩时，如何最大限度地减少BGA和QFN故障

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:

• 未充满
  • 当工程师可以平衡玻璃化转变温度(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时，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是有限的。
• 边债券
  • 当工程师需要类似于角桩的解决方案，并缩短故障发生时间时。

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:

• 经常导致焊点失效的冲击试验
• 在寒冷环境中的振动测试增加了所有缓解技术的故障率

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．

利用RPA优化BGA和QFN设计

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:

• 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:

1. 在零件工程或零件选择过程中实施RPA。
   • 评估每个新部件焊点失效的风险。
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，通过相似度(RBS)确定可靠性，然后只测试或使用RPA。
   • 一旦组件在RBS中通过RPA，就在设计的包中测试它。
3. 布局前进行RPA
   • 在布局之后运行RPA是没有意义的，因为更改设计已经太晚了。

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“，．