PBGA封装芯片热环境适应性仿真分析

摘要

针对多数塑料焊球阵列(PBGA)封装芯片仅依据美军MIL标准进行高低温交变测试致使预测服役寿命偏差较大的情况,将微控制芯片任务状态时间谱转化为环境温度载荷谱,在综合考虑热传导、热对流的情形下,利用icepak完成芯片热电耦合仿真分析,并借助于Transient Thermal及Transient Structural完成芯片结温的获取及焊点应力、应变的计算求解.同时,依据Arrhenius模型及修正Coffin-Manson热疲劳模型分别预测芯片本身及焊点的寿命,从而实现对其热环境适应能力的定量分析.仿真结果表明:芯片的预测寿命约为6.26年,寿命预测偏差约为13.4％,符合GJB 4239—2001中单个关键环境因素预测寿命偏差标准,能够较为精确地反映其热环境适应性.