一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法及裝置，該方法包括根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度；根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。本發(fā)明通過以上技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方案不夠完善的問題。
【專利說明】一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疊層封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著高集成度電子產(chǎn)品的普及，PoP (疊層封裝)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為主流的邏輯器件與存儲器的組合方式，在不斷改進PoP生產(chǎn)工藝的過程中，人們逐漸認識到封裝焊接成品率以及產(chǎn)品服役可靠性是影響產(chǎn)品成本與性能競爭的最重要因素。正確評估及預測各項工藝參數(shù)對焊接成品率和焊接可靠性的影響的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)有廣泛的需求，對改進再流焊工藝、提升產(chǎn)品核心競爭力至關(guān)重要，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)研究的聚焦點。
[0003]1996年Heinrich等在《Prediction of Solder Joint Geometries inArray-TypeInterconnects》中基于軸對稱和焊點輪廓子午線為圓弧的假設(shè)提出的數(shù)學分析方法，利用流體液面上點的受力平衡的Laplace-Young方程和流體靜壓方程，推導了片式元件SnPb焊點二維形態(tài)的積分表述，提出了控制液面形態(tài)的微分方程。其缺點是只能對假定的焊點輪廓子午線為弧線類的模型特定的初值和邊值問題進行分析，不能適應不同形狀(如不同焊盤、窩坑等結(jié)構(gòu))的初邊界條件。
[0004]在對PBGA焊點形態(tài)預測過程中目前最多的是采用Surface Evolver軟件，該軟件是由美國Minnestota大學國家科學和幾何結(jié)構(gòu)計算與可視化技術(shù)研究中心K.A.Brakke教授研究開發(fā)的。它采用基于最小能量原理的有限元數(shù)值分析方法，對各種在表面勢能和其他形式的能量(如:重力勢能)等作用下的液態(tài)靜平衡形態(tài)進行成形預測。但由于有限元建模對不同大小焊點要建立不同模型，建模工作量大，消耗時間多。
[0005]目前國外對再流焊焊接工藝的建模、仿真、預測與控制研究主要采用FarhadSarvar, Paul P.Conway等研究的Loughborough模型預測系統(tǒng)。他們是在分析加熱機理的基礎(chǔ)上，基于有限差分法(FD)，建立包括再流爐結(jié)構(gòu)幾何表述、元器件類型與材料、傳熱方式等相關(guān)內(nèi)容在內(nèi)的再流焊工藝模型，并以此為基礎(chǔ)進行仿真、預測和控制的研究；目前國內(nèi)制定再流焊工藝，主要是依靠反復試驗的方法來獲得的，當然不乏有利用有限元法對PCB組件在再流工藝過程中的模擬和仿真的研究案例。誠然，以上的兩種建模方法對再流工藝的制定和發(fā)展起到了巨大的推動作用，但這兩種方法也存在著諸多缺陷，例如適用范圍窄，建模復雜，分析過程耗時較長。
[0006]1991年Kiang等人將有限元分析應用于PQFP元件翹曲分析上。此后，有很多人通過有限元方法對翹曲問題進行研究，但是對于理`論分析方面并不多。
[0007]美國Colorado大學的Lee教授實驗室的科研人員對基于液態(tài)焊球表面張力的自裝配技術(shù)做了大量的工作:Lin對光電子封裝中自對準焊點的設(shè)計開展了研究，建立了一個計算液態(tài)焊球表面張力的回歸模型；Su對540個1/0接口的PBGA倒裝工藝開展研究，建立了一個三維有限元模型用于分析焊料體積和焊盤尺寸對焊接可靠性的影響。他們所建立的模型都是基于一款分析焊球形態(tài)的SurfaceEvolver軟件得到的，該軟件是一款基于有限元方法的數(shù)值分析軟件，這也就避免不了大量的數(shù)值計算。無鉛焊料疲勞定量研究中，主要有兩個流派:一個是對微觀組織建模，之后用數(shù)值方法進行計算。如Muge Erinc在〈〈Thermomechanical fatigue failure of interfaces in lead-free solders〉〉提出的方法。然而由于微觀情況非常的復雜，敏感因素較多，計算量很大，結(jié)果精確性一般；另外一派是基于經(jīng)驗公式的。比如由NASA研制的軟件NASGRO。這一部分研究中，很多經(jīng)驗公式中的重要參數(shù)并沒有非常準確的物理意義，但是由于引入了修正的方法，精確度能夠達到要求，但是需要大量的實驗數(shù)據(jù)作為修正的基礎(chǔ)。我們的研究通過理論分析，節(jié)省了大量的實驗，并保證了一定的精度。
[0008]目前有很大一部分疲勞試驗的結(jié)果主要是用S-N曲線來描述的，但是這樣的研究結(jié)果對說明由電性能表征的失效很不方便。
[0009]此外，目前的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法局限于液態(tài)焊球形態(tài)、液橋剛度、芯片翹曲變形、焊球制造誤差及其位置隨機分布、再流溫度場等單個因素，綜合考慮這些因素的可靠性預測方案還未出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方案不夠完善的問題。
[0011 ] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
[0012]一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，包括:根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度；根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0013]進一步地，根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度的方法包括:建立以張力角9為自`變量的Young-Laplace微分方程，并根據(jù)數(shù)值求根結(jié)果設(shè)置承載力初值和最小接觸角；根據(jù)所設(shè)置的承載力初值、最小接觸角，以及所述疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)求解所述Young-Laplace微分方程，得到焊點形態(tài)和液橋剛度。
[0014]進一步地,所述Young-Laplace微分方程為:
r n dk yv sin 61 ,cos(9 sin (9cos汐、
[0015]—=-—--(-----)
dd T k r rk
[0016]-= —COS 0
de k
r n ck 1.[0017]— = — sm0
de k
r n dV -, sin 0
[0018]——二 nr~-
dOk
n _ cin R+ W7 + ITrr1Tsin 9, ,ii
[0019]其中，曲率I=A液橋底部壓力Aw=^2-Ya--也、
TrdO
和]，分別為形態(tài)表征點的曲率、半徑坐標、高度坐標和累積體積對張力角的一階dO dO cW
導數(shù)，Y為液橋材料的質(zhì)量密度，g為重力加速度。[0020]進一步地，還包括根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度以及被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0021]進一步地，還包括根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0022]進一步地，還包括根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0023]進一步地，根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命的方法包括:基于有限寬度板單邊貫穿裂紋修正的圓域貫通裂紋模型計算危險焊點的應力循環(huán)壽命。
[0024]進一步地，還包括根據(jù)再流焊工藝參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測再流焊工藝中的溫度場；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、再流焊工藝中的溫度場、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0025]一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，包括焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊，以及可靠性預測模塊，其中:焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度；可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0026]進一步地，焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊用于建立以張力角0為自變量的Young-Laplace微分方程，并根據(jù)數(shù)值求根結(jié)果設(shè)置承載力初值和最小接觸角；根據(jù)所設(shè)置的承載力初值、最小接觸角，以及所述疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)求解所述Young-Laplace微分方程,得到焊點形態(tài)和液橋剛度。
[0027]進一步地，還包括翹曲變形預測模塊，用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形；可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度以及被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0028]進一步地，還包括液橋隨機性自組裝預測模塊，用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系；可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。[0029]進一步地，還包括應力循環(huán)壽命預測模塊，用于根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命；可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0030]進一步地，應力循環(huán)壽命預測模塊用于基于有限寬度板單邊貫穿裂紋修正的圓域貫通裂紋模型計算危險焊點的應力循環(huán)壽命。
[0031]進一步地，還包括溫度場預測模塊，用于根據(jù)再流焊工藝參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測再流焊工藝中的溫度場；可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、再流焊工藝中的溫度場、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度，根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。相對于現(xiàn)有技術(shù)中只能對假定的焊點輪廓子午線為弧線類的模型特定的初值和邊值問題進行分析，能夠適應不同形狀(如不同焊盤、窩坑等結(jié)構(gòu))的初邊界條件。進一步，建立了以張力角0為自變量的Young—Laplace微分方程,通過求解的方法用于預測焊點形態(tài)和求解液橋剛度特性，與現(xiàn)有技術(shù)中的有限元方法相比，減少了計算量，極大地提高了計算速度。
[0033]進一步，綜合考慮焊點形態(tài)、液橋剛度以及被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形的影響，來預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。進一步的，提出了基于多層板理論的芯片翹曲變形計算方法，解決了使用的有限元建模方法進行芯片翹曲變形的計算，建模通用性不強，計算量大問題。
[0034]進一步，綜合考慮焊點形態(tài)、液橋剛度、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系的影響，來預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。進一步的，建立的焊球大小與位置分布的不確定模型能夠更好地反映由于焊球制造誤差的存在而導致焊球大小分布不均的實際情況。
[0035]進一步，綜合考慮焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系的影響，來預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
[0036]進一步，綜合考慮焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、再流焊工藝中的溫度場、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系的影響，來預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。進一步的，建立的多層一維瞬態(tài)熱傳導方程能夠高效地求解再流過程中芯片各層的溫度分布問題，尤其對有大量制造誤差的焊點更有優(yōu)勢，與現(xiàn)有技術(shù)中基于有限差分法和有限元法建模方法相比，無需重新建1旲，提聞了效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明一實施例提供的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法的流程圖；
[0038]圖2為本發(fā)明一實施例提供的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0039]圖1為本發(fā)明一實施例提供的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法的流程圖，如圖1所示，包括如下步驟:預先定義PoP (疊層封裝)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)和再流焊工藝參數(shù)。其中，PoP的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括窩坑結(jié)構(gòu)參數(shù)和平板結(jié)構(gòu)參數(shù)，窩坑結(jié)構(gòu)參數(shù)和平板結(jié)構(gòu)參數(shù)均包括被封裝的電子器件(如芯片)的長度、寬度、最大氣隙、最小氣隙、節(jié)距、焊盤直徑、焊球大徑、焊球小徑、球抗深度、球抗底徑、球抗頂徑、表面張力、綠油/焊臺厚度、BGA長度、BGA寬度等參數(shù)。各層材料的物理參數(shù)包括上固件材料的物理參數(shù)、下固件材料的物理參數(shù)、PCB材料的物理參數(shù)和助焊劑材料的物理參數(shù)，上固件材料的物理參數(shù)、下固件材料的物理參數(shù)、PCB材料的物理參數(shù)和助焊劑材料的物理參數(shù)均包括厚度、密度、比熱容、導熱系數(shù)、室溫模量、低溫模量、高溫模量、低溫泊松比、高溫泊松比、低溫熱膨脹系數(shù)、高溫熱膨脹系數(shù)、相變段高溫、相變段低溫、轉(zhuǎn)化溫度等參數(shù)。再流焊工藝參數(shù)包括頂部回流參數(shù)和底部回流參數(shù)，頂部回流參數(shù)和底部回流參數(shù)均包括:每個溫區(qū)長度、輸送速度、等效風速、I區(qū)溫度、2區(qū)溫度、3區(qū)溫度......n區(qū)溫度等參數(shù)。
[0040]S101、根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度。
[0041]優(yōu)選的，以預先定義的PoP的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)，通過求解帶體積約束的以張力角9為自變量的Young-Laplace微分方程，得到焊點形態(tài)和液橋剛度，具體可包括以下步驟:
[0042]SlOla、建立以張力角0為自變量的Young-Laplace微分方程:
r n dksin ^cos0 sin 6*cos#、
[0043]——=-—--(---:-)
(W Tk r r k
`「 I 山' 1 I
[0044]——= —COS0
d9 k
(卜 [
[0045]— = -sin6>
dO k
r n dV , sin 6
[0046]——=nr -
dd k
[0047]其中，曲率￥，液橋底部壓抓=紙懼+，rsi噸S、
Tr兀 Kid9
Ay(j V
和，分別為形態(tài)表征點的曲率、半徑坐標、聞度坐標和累積體積對張力角的一階
導數(shù)，Y為液橋材料的質(zhì)量密度，g為重力加速度。
,, 、 Pm sin(,T - 0,)
[0048]初值條件:0= J1- 0 d 々(疋-) = f--:-—
1 rd
[0049]r (- 0 d) =rd z ( n _ 0 d) =OV (J1- 0 d) =0
[0050]邊值條件:0G [ - 0 d, 0 J。
[0051]其中，rd、zd分別表示焊盤結(jié)構(gòu)在液固界面處的半徑、高度，下潤濕角0 d和上潤濕角0U。
[0052]將所設(shè)置的承載力初值W、最小接觸角(在焊盤與阻焊層交界處Qd=Qdfflin最小值)，以及所述疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)作為輸入?yún)?shù)，求解上述Young-Laplace微分方程可獲得液橋形態(tài)。
[0053]對于任意型式的底部焊盤結(jié)構(gòu)，如銅箔定義、綠油定義和窩坑等結(jié)構(gòu)，根據(jù)數(shù)值求根結(jié)果設(shè)置承載力初值W和最小接觸角Sdfflintj若所設(shè)置的承載力初值和最小接觸角無法求解上述Young-Laplace微分方程，或者得到的求解結(jié)果明顯不對的，可以調(diào)整承載力初值和最小接觸角。
[0054]SlOlb、給出液橋剛度定義及其計算表達方法:
[0055]對于軸對稱液橋，可取上下液橋間距為自變量，設(shè)定j=l，2，…，m—系列初邊值，可得m個焊點形態(tài)，將各形態(tài)的承載外力Wj與間距Znj數(shù)據(jù)對(znj，Wj)，j=l, 2，…，m構(gòu)成的曲線來表征液橋剛度特性，它表達出液橋受力與間距的函數(shù)關(guān)系，稱為液橋剛度。
[0056]尋求j形態(tài)承載力Wp使其必須是滿足體積不變約束方程Viy.(Wj) =V0的根，才能使上述Y— L方程封閉，得到形態(tài)解。實質(zhì)上，狀態(tài)方程的體積解Viy.是承載力W的隱式函數(shù)，通過數(shù)值求根方法得到Wj。
[0057]該實施例中，建立了以張力角Q為自變量的Young—Laplace微分方程,通過求解方程的方法用于預測焊點形態(tài)和求解液橋剛度，與現(xiàn)有技術(shù)中的有限元方法相比，減少了計算量，極大地提高了計算速度。
[0058]S102、根據(jù)再流焊工藝參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測再流焊工藝中的溫度場。
[0059]優(yōu)選的，以預先定義的再流焊工藝參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)作為輸入數(shù)據(jù)，通過建立及求解多層一維瞬態(tài)熱傳導方程，得到再流工藝過程中的時變溫度場曲線，具體可以包括以下步驟:`[0060]S102a、多層一維瞬態(tài)熱傳導方程的分離變量解；
[0061]n層的時變溫度un(x, t)可表達為:
OD2
[0062]Un (x, 0 二 (A0n + B0nX) +1(Ain cos minx + Bin sin minx)e~kA t



/=1
[0063]第n層熱流密度可表達為:
[0064]
^= H + Z(-々％4 sin 0)⑴X + AtlCOmBm cosminx)e-hmJt
OX,=1
[0065]在n層與n+1層間的連續(xù)性條件有
[0066]un (xn, t) =un+1 (xn, t)
[。。67] A= HO
nn+i
OXOX
[0068]可推得遞推關(guān)系
k2p,
[0069]0)；1+l = Jjl- C0tAn+l = BoA?+l = An + (1 -
^ +i,計i
[0070]
【權(quán)利要求】
1.一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，包括: 根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度； 根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度的方法包括: 建立以張力角9為自變量的Young-Laplace微分方程，并根據(jù)數(shù)值求根結(jié)果設(shè)置承載力初值和最小接觸角； 根據(jù)所設(shè)置的承載力初值、最小接觸角，以及所述疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)求解所述Young-Laplace微分方程，得到焊點形態(tài)和液橋剛度。
3.如權(quán)利要求2所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，所述Young-Laplace微分方程為:
4.如權(quán)利要求1所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，還包括根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度以及被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
5.如權(quán)利要求4所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，還包括根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
6.如權(quán)利要求5所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，還包括根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
7.如權(quán)利要求6所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命的方法包括:基于有限寬度板單邊貫穿裂紋修正的圓域貫通裂紋模型計算危險焊點的應力循環(huán)壽命。
8.如權(quán)利要求6所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測方法，其特征在于，還包括根據(jù)再流焊工藝參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測再流焊工藝中的溫度場；根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、再流焊工藝中的溫度場、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
9.一種疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，包括焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊，以及可靠性預測模塊，其中: 焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)預測焊點形態(tài)和液橋剛度； 可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)和液橋剛度預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
10.如權(quán)利要求9所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，焊點形態(tài)和液橋剛度預測模塊用于建立以張力角9為自變量的Young-Laplace微分方程，并根據(jù)數(shù)值求根結(jié)果設(shè)置承載力初值和最小接觸角；根據(jù)所設(shè)置的承載力初值、最小接觸角，以及所述疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述各層材料的物理參數(shù)求解所述Young-Laplace微分方程，得到焊點形態(tài)和液橋剛度。
11.如權(quán)利要求9所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，還包括翹曲變形預測模塊，用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形； 可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度以及被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
12.如權(quán)利要求11所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，還包括液橋隨機性自組裝預測模塊，用于根據(jù)疊層封裝的結(jié)構(gòu)參數(shù)、各層材料的物理參數(shù)、所述焊點形態(tài)以及所述液橋剛度預測焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系； 可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
13.如權(quán)利要求12所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，還包括應力循環(huán)壽命預測模塊，用于根據(jù)被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測危險焊點的應力循環(huán)壽命; 可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
14.如權(quán)利要求13所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，應力循環(huán)壽命預測模塊用于基于有限寬度板單邊貫穿裂紋修正的圓域貫通裂紋模型計算危險焊點的應力循環(huán)壽命。
15.如權(quán)利要求13所述的疊層封裝再流焊工藝的可靠性預測裝置，其特征在于，還包括溫度場預測模塊，用于根據(jù)再流焊工藝參數(shù)和各層材料的物理參數(shù)預測再流焊工藝中的溫度場； 可靠性預測模塊用于根據(jù)所述焊點形態(tài)、液橋剛度、應力循環(huán)壽命、再流焊工藝中的溫度場、被封裝的電子器件在不同溫度下的翹曲變形、焊點在不同溫度下的服役溫度應力、焊點的失效形式以 及位置關(guān)系預測疊層封裝再流焊工藝的可靠性。
【文檔編號】G06F19/00GK103810364SQ201210447402
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】賈建援, 付紅志, 王世堉, 余國興, 劉哲, 陳軼龍, 劉旭朝, 魯賽, 曾志 申請人:中興通訊股份有限公司, 西安電子科技大學