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基于随机振动和温度循环寿命预测的BGA焊点尺寸优化
1
作者
陈亚军
肖泽文
王文平
《中国测试》
北大核心
2025年第5期162-169,共8页
为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力,使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型,并基于Anand粘塑性本构模型,进行-40~85℃...
为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力,使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型,并基于Anand粘塑性本构模型,进行-40~85℃温度循环仿真模拟,并结合Darveaux疲劳寿命预测模型计算不同焊球尺寸下的温度循环损伤;以及输入ISO 16750-3中对于车载器件的随机振动功率谱密度,并使用Steinberg疲劳寿命预测模型计算随机振动损伤。再分别使用线性损伤叠加(linear damage superposition approach,LDSA)以及递增损伤叠加(incremental damage superposition approach,IDSA)方法进行耦合损伤寿命预测。结果表明,BGA封装角落焊点与PCB板相接触的位置通常为结构应力、应变最大位置,最容易发生失效,低焊球高度、大焊球直径的BGA封装器件随机振动寿命更长;焊球高度越高、焊球直径越大的BGA封装器件温度循环寿命更长。依据IDSA方法对两种载荷下的损伤叠加后,最优设计为焊球高度0.30 mm,焊球直径0.60 mm。
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关键词
球栅阵列
有限元仿真
随机振动
温度循环
递增损伤叠加
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职称材料
热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析
被引量：
6
2
作者
赵福斌
仇原鹰
+1 位作者
贾斐
马洪波
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期54-60,共7页
以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述...
以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。
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关键词
热振加载条件
电子封装结构
递增损伤叠加
法
疲劳寿命分析
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职称材料
题名
基于随机振动和温度循环寿命预测的BGA焊点尺寸优化
1
作者
陈亚军
肖泽文
王文平
机构
中国民航大学中欧航空工程师学院
中国民航大学航空工程学院
经纬恒润科技有限公司汽车电子产品事业部
出处
《中国测试》
北大核心
2025年第5期162-169,共8页
基金
中国民航大学中央高校基本科研业务费用专项资金(3122023017)
天津市科技计划项目(21YDTPJC00460)。
文摘
为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力,使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型,并基于Anand粘塑性本构模型,进行-40~85℃温度循环仿真模拟,并结合Darveaux疲劳寿命预测模型计算不同焊球尺寸下的温度循环损伤;以及输入ISO 16750-3中对于车载器件的随机振动功率谱密度,并使用Steinberg疲劳寿命预测模型计算随机振动损伤。再分别使用线性损伤叠加(linear damage superposition approach,LDSA)以及递增损伤叠加(incremental damage superposition approach,IDSA)方法进行耦合损伤寿命预测。结果表明,BGA封装角落焊点与PCB板相接触的位置通常为结构应力、应变最大位置,最容易发生失效,低焊球高度、大焊球直径的BGA封装器件随机振动寿命更长;焊球高度越高、焊球直径越大的BGA封装器件温度循环寿命更长。依据IDSA方法对两种载荷下的损伤叠加后,最优设计为焊球高度0.30 mm,焊球直径0.60 mm。
关键词
球栅阵列
有限元仿真
随机振动
温度循环
递增损伤叠加
Keywords
BGA
finite element simulation
random vibration
temperature cycle
IDSA
分类号
TB9 [机械工程—测试计量技术及仪器]
TG405 [金属学及工艺—焊接]
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职称材料
题名
热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析
被引量：
6
2
作者
赵福斌
仇原鹰
贾斐
马洪波
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室
出处
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期54-60,共7页
文摘
以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。
关键词
热振加载条件
电子封装结构
递增损伤叠加
法
疲劳寿命分析
Keywords
combined thermal stress and vibration loading conditions
electronic packaging structures
incremental damage superposition approach
fatigue lifetime analysis
分类号
O346.2 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于随机振动和温度循环寿命预测的BGA焊点尺寸优化
陈亚军
肖泽文
王文平
《中国测试》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析
赵福斌
仇原鹰
贾斐
马洪波
《西安电子科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
6
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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