无铅FCBGA表面贴装回流焊翘曲变形研究

摘要

随着无铅表面贴装(SurfaceMountReflow,SMT)工艺的实施以及球栅阵列(BallGridArray,BGA)封装尺寸的逐步小型化,SMT工艺中产生的回流翘曲变形对于互连性能或质量表现出更大的影响。近年来,虽然JEDEC规范对于回流翘曲的测量及BGA器件的相关要求都已制定标准,然而考虑因素有限,使得在不同SMT工艺或封装设计条件下回流翘曲所引发的风险仍无法被准确预知。
　　因而本论文在JEDEC标准基础之上,首先针对IntelI3、I5、I7三种系列的不同尺寸及结构的球栅阵列(FlipChipBallGridArray,FCBGA),通过阴影云纹(shadowmoiré)实验得出尺寸相关因素对于芯片翘曲变形的影响,并通过ANSYS12.0建立并修正得与实验结果趋势一致的有限元模型。之后针对相同种类的I5FCBGA,研究并总结出不同升温速率条件下其变形行为及规律,同时在有限元模拟过程中进一步明确了所建立模型的适用性及局限性。
　　最后本论文针对I5FCBGA在相同加热环境,不同基板及硅片厚度条件下的翘曲变形做了进一步的有限元模拟分析,系统得出硅片、基板厚度及两者间比例对翘曲变形的影响,并通过16组模拟结果拟合出IntelI5FCBGA回流过程中最高温度点时最大翘曲变形量相对于硅片及基板厚度的回归方程,为快速预测变形和合理设计芯片结构提供了一种有效的方法和手段。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 论文的主要研究内容

2 BGA翘曲变形测量原理

2.1 BGA翘曲变形测量方法简介

2.2 Thermal shadow moiré测量原理简介

2.3 Thermal shadow moiré测量设备组成

2.4 Thermal shadow moiré测试结果组成

2.5 本章小结

3 不同结构FCBGA翘曲变形的测量及有限元模拟

3.1 不同尺寸及结构FCBGA翘曲变形的实验研究

3.2 不同结构FCBGA翘曲变形的有限元模拟

3.3 本章小结

4 不同温度历程下FCBGA翘曲变形的测量及有限元模拟

4.1 不同温度历程下I5 FCBGA翘曲变形实验测量

4.2 不同温度历程下I5 FCBGA翘曲变形的有限元模拟

4.3 本章小结

5 基板及硅片厚度（厚度比）对FCBGA翘曲变形的影响

5.1 有限元模型建立

5.2 模拟结果对比分析

5.3 翘曲量与硅片厚度及基板厚度关系的多元非线性回归

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文