本文關(guān)鍵詞：基于脈沖渦流熱成像的焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)及壽命預(yù)測(cè)

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【摘要】：在許多先進(jìn)的電子產(chǎn)品封裝形式中,球柵陣列(Ball Grid Array)封裝技術(shù)已經(jīng)成為一種可靠的電氣互連方法,BGA封裝技術(shù)采用凸焊點(diǎn)實(shí)現(xiàn)芯片與基底之間的機(jī)械和電器連接,滿足了電子產(chǎn)品對(duì)高密度、小尺寸以及最優(yōu)性能的要求。隨著BGA焊點(diǎn)密度的提高及其間距的進(jìn)一步減小,芯片在生產(chǎn)以及服役過(guò)程中的散熱和熱失配問(wèn)題就更加嚴(yán)重,焊點(diǎn)的缺陷檢測(cè)以及可靠性評(píng)估已經(jīng)成為阻礙BGA封裝技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。為解決高密度BGA封裝中微小焊點(diǎn)的微小缺陷檢測(cè)以及焊點(diǎn)可靠性評(píng)估難題,本文首次提出利用脈沖渦流熱成像技術(shù)(Pulse Eddy Current Thermography)來(lái)檢測(cè)和識(shí)別焊點(diǎn)缺陷,同時(shí)對(duì)焊點(diǎn)的可靠性進(jìn)行研究進(jìn)而預(yù)測(cè)壽命。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)的機(jī)理研究。通過(guò)有限元仿真分析基于脈沖渦流熱成像技術(shù)的BGA焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)的機(jī)理,特別是激勵(lì)參數(shù)的確定,如電流密度、頻率、線圈位置等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。研究裂紋、空洞以及缺失等常見缺陷對(duì)渦流場(chǎng)以及溫度場(chǎng)的擾動(dòng),通過(guò)比較不同缺陷焊點(diǎn)頂端面溫度之間的差異,實(shí)現(xiàn)了焊點(diǎn)缺陷的識(shí)別和評(píng)估。(2)缺陷尺寸的定量分析。建立焊點(diǎn)缺陷處于不同位置時(shí)的感應(yīng)熱仿真模型,分析缺陷尺寸大小對(duì)焊點(diǎn)頂端面溫度特征值的影響,定量分析了焊點(diǎn)頂端面溫度隨缺陷尺寸變化的規(guī)律;同時(shí),研究了焊點(diǎn)尺寸對(duì)缺陷可測(cè)性的影響。(3)BGA焊點(diǎn)的可靠性研究。通過(guò)建立焊點(diǎn)的Darveaux熱疲勞仿真模型,分析了在熱循環(huán)條件下焊點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定了失效焊點(diǎn)的位置;討論了焊點(diǎn)在熱疲勞失效過(guò)程中,疲勞裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,通過(guò)分析疲勞裂紋對(duì)焊點(diǎn)頂端面感應(yīng)熱溫度的影響,得出可以利用脈沖渦流熱成像技術(shù)對(duì)焊點(diǎn)的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)以及可靠性評(píng)估的結(jié)論。(4)焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對(duì)直徑為0.4mm、0.5mm以及0.76mm帶有缺陷的BGA焊點(diǎn)陣列進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了紅外熱圖像。結(jié)合絕對(duì)溫度法、歸一化法以及高通濾波等熱圖像數(shù)據(jù)處理方法,對(duì)實(shí)驗(yàn)獲取的熱圖像進(jìn)行了處理,降低了熱圖像中的熱噪聲,提高熱圖像中的缺陷識(shí)別和檢測(cè)能力。本文基于脈沖渦流熱成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)BGA焊點(diǎn)陣列中常見缺陷的檢測(cè),實(shí)驗(yàn)證明了使用該技術(shù)能有效檢測(cè)和識(shí)別直徑為0.4mm,0.5mm,0.76mm焊點(diǎn)陣列上的裂紋、空洞以及缺失等缺陷。同時(shí),在分析焊點(diǎn)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的基礎(chǔ)上,應(yīng)用脈沖渦流熱成像技術(shù)對(duì)焊點(diǎn)可靠性進(jìn)行了評(píng)估。
【關(guān)鍵詞】：焊點(diǎn) 缺陷檢測(cè) 壽命預(yù)測(cè) 脈沖渦流熱成像技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN05
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 選題背景及研究意義11
• 1.2 BGA封裝技術(shù)11-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 焊點(diǎn)可靠性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 脈沖渦流熱成像技術(shù)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)18-20
• 1.4.1 本文主要內(nèi)容18-19
• 1.4.2 本文的章節(jié)安排19-20
• 第二章 焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)及壽命預(yù)測(cè)理論基礎(chǔ)20-30
• 2.1 脈沖渦流熱成像檢測(cè)技術(shù)20-24
• 2.1.1 脈沖渦流熱成像技術(shù)基本原理20-22
• 2.1.2 脈沖渦流熱成像技術(shù)分類22-24
• 2.2 脈沖渦流熱成像焊點(diǎn)缺陷評(píng)估理論24-26
• 2.3 焊點(diǎn)失效機(jī)理及壽命預(yù)測(cè)方法26-29
• 2.3.1 焊點(diǎn)失效機(jī)理26
• 2.3.2 本構(gòu)模型26-28
• 2.3.3 壽命預(yù)測(cè)模型28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)的脈沖渦流熱成像仿真30-47
• 3.1 有限元分析方法30-31
• 3.1.1 有限元方法基本概念30-31
• 3.1.2 Comsol Multiphysics仿真軟件31
• 3.2 焊點(diǎn)缺陷仿真模型參數(shù)確定31-38
• 3.2.1 焊點(diǎn)常見缺陷仿真模型建立31-34
• 3.2.2 不同電流密度及頻率對(duì)結(jié)果影響的比較分析34-36
• 3.2.3 不同線圈位置對(duì)比分析36-38
• 3.3 焊點(diǎn)常見缺陷仿真以及熱性能分析38-46
• 3.3.1 焊點(diǎn)缺陷對(duì)渦流場(chǎng)的擾動(dòng)影響分析40-41
• 3.3.2 焊點(diǎn)缺陷對(duì)溫度場(chǎng)的擾動(dòng)影響分析41-43
• 3.3.3 缺陷定量的仿真評(píng)估43-45
• 3.3.4 焊點(diǎn)尺寸對(duì)可測(cè)性的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 焊點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 熱疲勞仿真模型的建立47-50
• 4.3 仿真結(jié)果分析50-56
• 4.3.1 熱循環(huán)下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系50-52
• 4.3.2 失效焊點(diǎn)的確定52-54
• 4.3.3 焊點(diǎn)裂紋擴(kuò)展規(guī)律分析54-56
• 4.4 基于脈沖渦流感應(yīng)熱的焊點(diǎn)壽命預(yù)測(cè)56-58
• 4.4.1 疲勞裂紋對(duì)感應(yīng)熱溫度場(chǎng)的擾動(dòng)56-57
• 4.4.2 感應(yīng)熱與疲勞壽命的關(guān)系57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)的脈沖渦流熱成像實(shí)驗(yàn)59-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)59-63
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料制備59-60
• 5.1.2 脈沖渦流熱成像檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-63
• 5.2 熱圖像處理63-68
• 5.2.1 熱圖像數(shù)據(jù)的處理63-66
• 5.2.2 熱圖像濾波處理66-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)與展望69-71
• 6.1 本文總結(jié)69
• 6.2 研究展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士期間取得的科研成果76-77

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本文編號(hào)：696430