随着现代信息技术的快速发展,微电子器件的应用越来越广泛,在使用过程中,温度的波动,造成器件各层材料之间出现较大热应力。目前,封装行业对器件的热载荷可靠性做了大量的理论研究工作。引线键合是集成电路第一级组装的主流技术,也是电子器件迅速发展的一项关键技术,但应用于引线互连技术还有许多有待研究的问题。本文介绍了引线键合的材料、工艺、主要失效形式、影响因素、焊点可靠性以及研究方法等,提出了今后的研究方向,为进一步研究球栅阵列引线键合封装结构提供了重要参考。 首先,本文在研究过程中,采用理论分析为主,以传热学理论、热力学、材料力学理论、有限元理论、工程数学为基础,并与计算机软件相结合的方法进行研究。应用有限元分析软件ANSYS进行辅助分析,通过有限元模拟得到新产品或新设计的可靠度资料,避免了以往依靠实际样本做可靠性实验的繁琐,从而可以节省大量的开发成本,缩短产品的开发周期。 其次,本文在模拟时,完善了PBGA封装件的整体模型,采用了二级封装模式,建立了可进行热-结构耦合分析的简化模型。提出了施加温度载荷和功率载荷的两种不同加载方法来求解温度和热应力,将热传导分析和结构分析相结合,得到更加符合实际的温度和应力分布规律。着重分析了引线的温度和热应力,焊点与PCB板连接的温度和热应力分布,同时研究了材料的热膨胀系数对PBGA器件封装温度和应力的影响。 最后,在循环温度载荷下,研究了球栅阵列封装结构随时间变化的温度特性和应力应变分布规律,从理论上揭示出对于器件内部的引线,热膨胀失配导致的最大应力处位于其根部位置,是引起器件的失效关键因素。并对循环温度载荷下焊点和引线的疲劳寿命进行了预测计算,得出了焊点和引线的循环次数。