循环剪切载荷下bga板级结构剪切性能的研究

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1、工程硕士学位论文循环剪切载荷下BGA板级结构剪切性能的研究戴文勤哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TG45/4工程硕士学位论文循环剪切载荷下BGA板级结构剪切性能的研究硕士研究生：戴文勤导师：王丽凤申请学位级别：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TG45/4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTheInvestigationonTheShearReliabilityofB

2、GAPackageunderBoard-levelwithCyclingShearLoadingCandidate:DaiWenqinSupervisor:WangLifengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialEngineeringDateofOralExamination:March,2016HarbinUniversityofScienceUniversity:andTechnology哈尔滨理王大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明；此

3、处所提交的硕±学位论文《循环剪切载荷下ＢＧＡ板级结构剪切性能的研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。３作者签名：文日期：２０化年月日｜ｃｉ哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《循环剪切载荷下ＢＧＡ板级结构剪切性能的研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。

4、本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发、表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存使用学位论文的规定，同意学。校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于。保密□，在年解密后适用授权书不保密的（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：曰期：／（年曰策文約２。５月叫Ｚ。占导师签名則１＾日期；／年３月巧日循环剪切载荷下BGA板级结构剪切性能的

5、研究摘要在电子产品中，BGA(Ball-Grid-Array球栅阵列)板级结构可靠性的重要性相当于高楼大厦的地基一般。在大部分存在微电子封装的产品中，BGA焊点承担着力学承载以及电信号连接的双重作用。利用有限元数值模拟软件对Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料板级结构模型施加剪切循环载荷，旨在研究焊点相关工艺参数如焊点数量，焊点直径，焊点间距以及焊盘尺寸等对板级结构剪切性能的影响机理和变化规律，结果表明：首先，在循环剪切加载的条件下，板级中最大应力应变点的位置位于第一焊点上，此现象并不随着焊点数量的增加而改变。而BGA板级结构中发生剪切失

6、效的位置并不在最大应力应变点。不断增长的压应力和压应变促使板级上板不断发生翘曲变形，使得最大应力峰值焊点处受拉载荷部位所受拉应力载荷也不断地增加，使得裂纹在此处萌生和扩展。板级结构随着焊点数量的增加，增强了焊点间的相互作用，焊点内的残余应力一直保持在一定数值范围内浮动，并有小幅的下降；而残余等效应变量随着焊点数量的小幅增加，出现了明显的降幅，也就是说相应的板级循环剪切可靠性有所提高。其次，在循环加载的条件下，当焊点间距增加时，板级内焊点间的相互作用减弱，应力主要由每个单个焊点承担。板级结构的循环剪切可靠性将随着各焊点内等效应力以及等效

7、应变的不断集中而相应的降低；而当焊盘尺寸不断扩大时，初始阶段焊盘与体钎料间的作用不断增强，从而焊点的循环剪切可靠性得以上升。当焊盘尺寸再不断扩大后，IMC层的相对体积也不断增大，从而由于线膨胀系数不同而在界面处产生的应力应变集中和累积的速度以及总量不断增大，即可靠性相应的有所降低。第三，随着峰值载荷的增加，BGA板级结构的应力和应变也会随之增加，对应的迟滞回环的面积在逐渐增大，累积塑性变形能就越大。而随着保载时间的增加，板级结构中的等效应力值并无明显变化，而等效塑性应变则会同比增加。板级等效塑性应变的增幅先呈明显的增长趋势，而后逐渐趋

8、于平缓并且最终等效应变量将趋近一固定值。随着循环剪切载荷中循环次数的增加，板级内部等效应力峰值将无明显变化，而最大等效塑性应变峰值则将随之呈先增加后降低，最终区域稳定的变化规律。关键词SAC305；板级结构；有限元；影响