發(fā)布時(shí)間：2021-12-31 17:03

　　由于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）門數(shù)量的區(qū)別,FPGA適用的封裝技術(shù)也不盡相同。300萬門以上電路普遍采用CCGA封裝形式。而CCGA作為一種新型封裝形式,適用于更大尺寸和更多I/O的情況,封裝形式上柱柵取代了球柵,大大緩解了氧化鋁陶瓷芯片載體與環(huán)氧樹脂之間,由于熱膨脹系數(shù)失配帶來的失效問題,但CCGA裝聯(lián)工藝卻存在著焊接工藝難度大,過程控制嚴(yán)格等問題,任何環(huán)節(jié)控制稍有不嚴(yán)格,極易出現(xiàn)單個(gè)焊點(diǎn)裂紋、虛焊、氣孔過多等問題,導(dǎo)致器件無法正常使用,需要對器件實(shí)施返修。國內(nèi)對于CCGA植柱工藝研究及可靠性研究領(lǐng)域基本上是空白,因此有必要對CCGA返修（植柱）技術(shù)可靠性進(jìn)行深入的研究。通過建造CCGA焊柱焊點(diǎn)的有限元分析模型,簡化有限元分析模型、確定材料特性參數(shù)及邊界條件等,開展了模型的可靠性仿真分析,得出疲勞失效的具體位置。運(yùn)用C-M經(jīng)典方程,對返修植柱后的CCGA進(jìn)行了可靠性加速壽命預(yù)測。仿真結(jié)果可見焊柱焊點(diǎn)應(yīng)力集中在靠近陶瓷封裝體的一側(cè),且最大應(yīng)力應(yīng)變處位于封裝體外圍最邊角處。運(yùn)用C-M方程預(yù)測返修后的CCGA在-55℃¹00℃時(shí),焊點(diǎn)疲勞壽命為427.85次循環(huán),滿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CCGA外觀及結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 兩種焊柱典型結(jié)構(gòu)[14]九九三年，由 IBM 公司首先研發(fā)出了鑄柱型焊柱。通過高鉛錫料，將焊接在封裝體上，然后通過采用常規(guī)焊料再將元器件焊接在印制板上終完成元器件的焊接工作[15]。般情況下，在返修過程中鑄型焊柱是難以清除干凈的，這種情況時(shí)常試階段，即當(dāng)一塊成品芯片發(fā)現(xiàn)了測試問題并進(jìn)行返工處理時(shí)，那么柱型焊柱種種優(yōu)點(diǎn)的就是 CLASP 型焊柱[16]優(yōu)越性便體現(xiàn)了出來。它過程中，使用了一些 Pd 元素的金屬作為共晶焊料。而摻雜了 Pb 金屬料在 183℃時(shí)是可以熔化的。在形成金屬化合物以后，熔點(diǎn)也會(huì)提升以上。這使得在器件封裝及 PCB 返修過程中就像是用了高溫焊料一修的門檻降低很多[17]。內(nèi)市場中，由于宇航級(jí) FPGA 普遍價(jià)值較高（視邏輯門數(shù) 10 萬-50 萬

應(yīng)用封裝結(jié)構(gòu)為 CCGA717，設(shè)計(jì)制作專用的可供電性能測試使用的“菊花鏈”互連結(jié)構(gòu),如圖2-1。經(jīng)過中電 13 所封裝廠制備，得到經(jīng)封裝后的 CCGA 實(shí)驗(yàn)樣片。實(shí)驗(yàn)過程中，連續(xù)檢測節(jié)點(diǎn)電路電阻變化，當(dāng)測得的電阻增加到 100Ω 時(shí)，表示焊點(diǎn)已經(jīng)斷裂，用以判定焊點(diǎn)的失效情況。每 50 次循環(huán)測量一次監(jiān)測電路中各回路電阻值，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，逐漸提高監(jiān)測頻率。當(dāng)監(jiān)測電阻值超過初始值 100Ω 以上時(shí)，視為發(fā)生失效。圖 2-1 菊花鏈樣片節(jié)點(diǎn)及 PCB 節(jié)點(diǎn)圖 2-2 待植柱的 CCGA 菊花鏈樣片

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CCGA封裝特性及其在航天產(chǎn)品中的應(yīng)用[J]. 呂強(qiáng),尤明懿,陳賀賢,張朝暉,唐飛.  電子工藝技術(shù). 2014(04)
[2]CCGA焊柱受力狀態(tài)下熱疲勞壽命的研究[J]. 呂強(qiáng),尤明懿,管宇輝,陳甲強(qiáng).  電子工藝技術(shù). 2013(06)
[3]返修工作站用于小批量BGA的高質(zhì)量焊接[J]. 張峻,周海濤,張彬彬.  電子工藝技術(shù). 2013(05)
[4]CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究[J]. 丁榮崢,楊軼博,陳波,朱媛,高娜燕.  電子與封裝. 2012(12)
[5]BGA和CCGA形位尺寸測試方法研究[J]. 楊軼博,丁榮崢,明雪飛,陳波.  電子與封裝. 2012(10)
[6]BGA焊點(diǎn)可靠性研究綜述[J]. 陳麗麗,李思陽,趙金林.  電子質(zhì)量. 2012(09)
[7]振動(dòng)環(huán)境下焊點(diǎn)疲勞失效與裂紋擴(kuò)展分析[J]. 褚衛(wèi)華,李樹成.  強(qiáng)度與環(huán)境. 2012(04)
[8]無鉛BGA返修工藝方法[J]. 張偉,孫守紅,石寶松.  電子工藝技術(shù). 2012(02)
[9]低應(yīng)力柔性CCGA焊點(diǎn)設(shè)計(jì)及其可靠性預(yù)測[J]. 趙智力,孫鳳蓮,王麗鳳,田崇軍.  焊接學(xué)報(bào). 2012(01)
[10]CCGA器件的可靠性組裝及力學(xué)加固工藝[J]. 張偉,孫守紅,孫慧.  電子工藝技術(shù). 2011(06)

碩士論文
[1]BGA焊點(diǎn)在不同加載方式下的納米力學(xué)行為研究[D]. 劉閣旭.哈爾濱理工大學(xué) 2014
[2]BGA封裝的可靠性模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 薛明陽.華南理工大學(xué) 2013
[3]高密度大尺寸CCGA二級(jí)封裝可靠性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 陳瑩磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3560641