設(shè)計(jì)了一款手機(jī)三維結(jié)構(gòu)并建立了手機(jī)的有限元模型,通過有限元仿真研究了產(chǎn)品級跌落條件下底填料、螺釘間距、屏蔽框、芯片與前殼間隙等手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因子對板載芯片級封裝（CSP）組裝可靠性的影響。仿真結(jié)果表明:螺釘間距和屏蔽框面積可以明顯影響印制電路板的彎曲程度,較小的螺釘間距以及較大的屏蔽框可以使硅芯片和焊點(diǎn)的最大主應(yīng)力降低20%～30%。使用底填料可以改善焊點(diǎn)的應(yīng)力分布,減緩應(yīng)力集中,并降低芯片和焊點(diǎn)的最大主應(yīng)力。芯片與前殼的間隙過小可能會導(dǎo)致芯片與前殼發(fā)生碰撞,從而引起封裝體的峰值應(yīng)力迅速增加約30 MPa。研究方法和結(jié)論可以為產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段規(guī)避板級封裝失效提供思路,從而加快手機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

手機(jī)三維模型爆炸圖

手機(jī)模型中大部分部件具有規(guī)則的形狀,因此對于這些部件可以采用六面體為主的網(wǎng)格劃分方式,單元類型為C3D8R和C3D6。前殼和后殼由于各種局部特征的存在,以較小的單元尺寸全部劃分為四面體單元,單元類型為C3D4。焊點(diǎn)等可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的關(guān)鍵部位,由于其尺寸較小,給網(wǎng)格劃分帶來了一定的困難,因此采用模擬位移和應(yīng)力結(jié)果精度都較高的C3D8I單元并通過細(xì)化網(wǎng)格的方式來劃分網(wǎng)格,手機(jī)全局有限元模型如圖2所示。1.3 邊界條件與關(guān)鍵控制技術(shù)

基礎(chǔ)模型中板載CSP封裝體沒有設(shè)置底填料,而工程產(chǎn)品中經(jīng)常采用底填料來降低PCB與板級封裝的熱、機(jī)械應(yīng)力不匹配,緩解應(yīng)力集中。圖3為有、無底填料時芯片和焊點(diǎn)的最大主應(yīng)力(σ)對比,圖中t為時間。從圖3中可以看出,使用底填料時,芯片的最大主應(yīng)力從166 MPa降低到153 MPa,焊點(diǎn)的最大主應(yīng)力從225 MPa降低到196 MPa。圖4為焊點(diǎn)在有、無底填料時出現(xiàn)最大主應(yīng)力時的焊點(diǎn)應(yīng)力分布情況。圖4表明有底填料的情況下,在產(chǎn)生最大主應(yīng)力時刻焊點(diǎn)應(yīng)力分布更加均勻,因此使用底填料可以改善板級封裝的應(yīng)力集中現(xiàn)象,提高板級組裝的可靠性。圖4 有、無底填料時焊點(diǎn)的應(yīng)力分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]正矢波激勵下簡支印制電路板的跌落響應(yīng)研究[J]. 陳思佳,許富華,阮麗,盧富德,高德.  振動與沖擊. 2017(04)
[2]便攜式電子產(chǎn)品的跌落沖擊響應(yīng)——試驗(yàn),仿真和理論[J]. 周春燕,余同希,李世瑋.  力學(xué)進(jìn)展. 2006(02)

博士論文
[1]微電子封裝中無鉛焊點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)研究與可靠性分析[D]. 牛曉燕.太原理工大學(xué) 2009



本文編號：3297092