导　　师： 李国元

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 便携式和航天军工电子产品快速的发展趋势和复杂的应用环境,使得电子产品的振动可靠性越来越受到业界的关注。作为应用最为广泛的三维封装技术之一,PoP(Package on Package)封装在广泛使用的同时也带来了大量可靠性问题。特别是随着PoP在便携式电子设备上的大量应用,其所受到的振动载荷呈逐渐增加趋势,振动可靠性问题也逐渐增多,现有的PoP振动可靠性研究不足以支撑其面临的日益复杂多变的应用环境。因此,深入研究振动条件下PoP的可靠性机理和PoP振动可靠性优化设计对PoP的广泛应用具有重要意义。本文以三维PoP封装为研究对象,开展了一系列不同条件下的振动疲劳试验,结合有限元仿真和材料微观界面分析,首次从PoP焊点振动载荷下的疲劳失效特性分析、疲劳寿命预测、疲劳可靠性的结构和工艺优化方面逐步深入地研究了PoP封装的振动可靠性,主要研究内容和成果如下:论文选择了典型的PoP封装结构,进行了PCB测试板的布线设计,并基于设计的夹具进行了模态试验和振动试验平台的搭建;通过网格划分理论,建立了测试PoP组件的三维有限元模型,并通过模态试验和有限元模态分析验证了有限元模型的正确性,为正确评价PoP封装振动可靠性奠定了基础。采用四点固支方式进行了正弦振动疲劳试验,结合失效分析及有限元数值仿真结果表明,底部封装的可靠性要明显弱于顶部封装,确认底部焊球中靠近PCB中心侧最外排拐角处的焊点为影响可靠性的关键焊点,焊点失效的重要机理之一为底部焊球承载的惯性质量大于顶部焊球,致使振动过程中底部焊球承受了较大的交变拉压应力作用,进而导致了底部焊球的最先失效,而PoP封装的堆叠过程中的多次回流引起的底部焊球IMC层的变厚及PoP特殊堆叠结构必然导致的初始封装翘曲则加速了振动载荷下底部焊球的失效

关 键 词： 振动可靠性 寿命预测 可靠性优化

领　　域： []