一、复合SnPb焊点的形态与可靠性预测（论文文献综述）
李英梅[1]（2014）在《电子封装热—力载荷下粘塑性行为与失效研究》文中研究说明近年来,电子工业得到了迅猛发展,成为最具发展潜力的产业之一。各种封装材料与结构不断涌现,无铅焊料替代锡铅焊料成为不可避免的趋势,以球栅阵列封装为代表的表面贴装技术以其成本低、集成度高、重量轻、功能强大等优点正在逐步渗透到整个电子行业的各种产品之中。另一方面,电子封装结构中焊球的主要失效形式为热疲劳和振动疲劳,因此需要对新型封装材料与结构在热-力载荷作用下的响应进行深入、系统的研究,进一步了解其热粘弹塑性行为和失效的机理,为更好地提高封装结构的可靠性提供必要的理论基础和分析方法。本文在较为全面地把握了封装材料和结构的行为和失效的实验研究、理论分析和数值模拟的研究现状的基础上,选取SnAgCu系列无铅焊料和BGA封装结构为研究对象,开展这一课题的研究工作。主要内容有：1.以无铅焊料Sn4Ag0.5Cu（简写成,SAC405）为对象,进行不同温度和加载速率下的单轴拉伸实验,分析焊料力学性能的与率相关性,探讨加载条件对焊料性能的影响,确定焊料两种本构模型——统一型Anand粘塑性模型和分离型粘塑性模型的适用性和材料参数,数值模拟结果与实测结果吻合。2.通过无铅焊料SAC405在不同温度、应变幅和加载频率下的拉压疲劳实验研究发现,影响焊料低周疲劳寿命的最主要因素是加载幅度,加载频率和温度对焊料疲劳寿命有一定影响。根据实验结果,总结变化规律,用幂形式考虑频率影响、用指数形式考虑温度影响,提出一个修正的Manson-Coffin公式,该式简便、与实验符合良好。3.根据Lemaitre的损伤理论,采用各向同性损伤标量描述SAC405焊料的循环软化,其与率相关的损伤演化参数F受加载的应变幅度影响较大,随着应变幅的增加明显提高,同时会随着加载频率的提高而微弱增加,而温度对η的影响较小。根据试验观测,建立了双幂形式的演化参数方程。基于分离型粘塑性损伤本构方程,结合等向强化模型和线性卸载定律,能够模拟拉压循环载荷下SAC405焊料的低周疲劳行为,实验值与数值结果吻合良好。4.将均匀化理论和高阶逐层离散层板理论相结合,建立用于具有非完全周期性细观微结构的带有底充胶的BGA封装结构的热弹-粘塑性双尺度解析分析模型；采用宏、细观瑞利一里兹法,将细观求解域简化为轴对称问题,方法简单高效,宏观位移函数采用幂函数和级数函数线结合的设置方式,有很好的求解精度和收敛速度；在热载荷作用下,焊球和底充胶界面处位移、应变、应力有局部明显变化,虽然局部的位移数量级较小,但它所对应的应变、应力却是与宏观应力场同一数量级的,文中给出的双尺度分析能够解决这一困难,很好地反映两种材料界面附近的这种局部位移和应力的变化。5.对含有BGA封装结构的M12PP-02（S5）主控板的动态特性进行了实验研究与数值模拟,使用金相切片分析方法与染色渗透检测技术观察焊球裂纹的形态和扩展情况,对球栅阵列封装进行了有限元数值模拟,得到整体焊球阵列的应力分布规律及单个焊球的应力、应变情况,采用Engelmaier疲劳模型预测了BGA封装焊球的疲劳寿命,探讨了Engelmaier疲劳模型的适用范围。
张亮[2]（2011）在《SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究》文中提出随着全球环保意识的增强,欧盟等国际社会强烈禁止铅在电子工业中的应用。在诸多的无铅钎料中,SnAgCu以其优越的性能被认为是在电子行业中替代传统SnPb钎料的最佳替代品。但是SnAgCu焊点也有其自身的缺点,例如大块脆性金属间化合物形成,抗蠕变性能较低等。另外随着电子器件向细间距高密度方向发展,无疑对SnAgCu焊点的可靠性要求也越来越高。稀土元素被称为金属材料的“维他命”,意味着微量的稀土元素可以显着的改善金属材料的性能。因此选择稀土元素Ce添加到SnAgCu钎料中,研究SnAgCu/SnAgCuCe在特定的载荷作用下的性能及组织演化规律,并对钎料本构方程、焊点疲劳寿命及失效机制进行深入的探讨和分析。研究了QFP256器件SnAgCu/SnAgCuCe焊点力学性能,发现稀土元素Ce的加入可以提高焊点的力学性能,稀土元素的添加可以使SnAgCu焊点拉伸力提高近12.7%。稀土元素的添加细化SnAgCu基体组织,同时减小金属间化合物颗粒（Cu6Sn5和Ag3Sn）的尺寸,这是SnAgCu焊点力学性能提高的主要原因。金属间化合物颗粒（Cu6Sn5、Ag3Sn和CeSn3）是在SnAgCuCe焊点凝固的过程中析出的,析出的颗粒无疑会对焊点产生强化作用。发现在相同的温度载荷作用下,SnAgCuCe焊点界面层的生长速度明显小于SnAgCu焊点。对界面生长动力学研究发现SnAgCu的粗化通量是SnAgCuCe的2.1倍,说明SnAgCu界面发生粗化程度要高于SnAgCuCe界面。相对时效过程,热循环过程中焊点金属间化合物层的厚度和生长速度明显较高,主要是由于材料之间线膨胀系数失配导致的焊点界面剪切应力,从而有利于Cu原子的扩散和金属间化合物的生长。另外,在两种温度载荷加载过程中,均发现了稀土元素Ce对金属间化合物总厚度,Cu6Sn5和Cu3Sn生长具有明显的抑制作用。采用单轴拉伸的方法,研究了SnAgCu/SnAgCuCe两种材料的粘塑性本构方程。发现Anand本构方程能够很好地描述SnAgCu/SnAgCuCe焊点的应力应变响应。编写本构方程以及时间加载子程序,引入有限元模拟,发现SnAgCuCe焊点的可靠性明显高于SnAgCu焊点。基于Anand本构方程,对不同焊点高度进行有限元模拟,发现焊点高度对焊点可靠性有明显的影响。同时焊点高度较小时,焊点拉伸断裂发生在焊点界面附近区域,断口表面的韧窝内有明显的第二相颗粒的存在;焊点高度较大时,焊点断裂发生在焊点内部,在尺寸较大的韧窝内没有发现明显的第二相颗粒,这主要是由于在拉伸断裂的过程中,该韧窝出现在β-Sn区域。研究SnAgCu/SnAgCuCe两种无铅钎料的Dorn和Garofalo-Arrhhenius蠕变模型。发现SnAgCuCe钎料的蠕变激活能明显高于SnAgCu钎料。对比SnAgCu/SnAgCuCe两种无铅钎料,发现SnAgCuCe的抗蠕变能力明显高于SnAgCu。两种钎料的蠕变行为在较高应力下,位错蠕变是无铅钎料的主要蠕变机制,包括位错攀移和克服能量势垒,在较低应力下,晶格扩散是无铅钎料的主要蠕变机制,包括间隙原子的扩散和迁移,以及晶格空位在晶粒边界的扩散和迁移,同时在各种应力水平下,以上蠕变机制均伴随着晶粒边界滑移。SnAgCuCe钎料的优越性主要体现在纳米Ag3Sn颗粒弥散分布在钎料基体内部,同时发现在晶界上析出CeSn3颗粒。通过焊点拉伸力的变化,测定SnAgCu焊点的寿命为1158次,而SnAgCuCe焊点的疲劳寿命为1304.6次,发现焊后SnAgCu/SnAgCuCe断口均呈现明显的塑性型断裂特征,同时第二相颗粒均匀地分布在断口表面,而对于1500次循环后因为大块脆性相的形成导致两种焊点的断裂机制均为脆性断裂。对焊点寿命进行Weibull计算,发现SnAgCu焊点寿命为1150次,而SnAgCuCe焊点寿命为1290次,数据和基于拉伸力的变化测得的试验结果较为接近。对于该测试数据分析发现稀土元素的添加对SnAgCu焊点疲劳寿命提高近12.17%,而基于拉伸力的测试结果稀土元素的提高程度为12.66%。结合试验疲劳寿命数据及三种本构方程的模拟结果,计算焊点疲劳寿命方程参数,发现SnAgCu/SnAgCuCe两种焊点基于塑性应变的参数2ε′f分别为:0.514和0.486,指数c均为-0.5708,基于蠕变应变的参数C′分别为0.241、0.256、0.261和0.267,而基于蠕变应变能密度的参数W′分别为0.00391、0.00723、0.00387和0.00697。通过热循环试验,发现QFP器件SnAgCuCe焊点内部出现裂纹,该裂纹的出现和焊点内部大块的金属间化合物Cu6Sn5有密切的关系,焊点裂纹的起始于焊点的前脚。因金属间化合物的分布不同裂纹呈现线状、曲线状和网状等形式。通过有限元模拟,基于Garofalo-Arrheninus蠕变本构方程,模拟焊点的蠕变应变云图,发现在热循环过程中蠕变应变呈现阶梯状增加,最大蠕变应变集中在焊点的前脚处。在热循环进一步加载的过程中,焊点内部的部分裂纹会延伸到焊点界面处,导致界面失效。界面裂纹主要集中在Cu6Sn5/Cu3Sn的交界处,同时在界面处发现了大块的Ag3Sn相,该相主要依附在Cu6Sn5相生长。通过纳米压痕方法研究界面Cu6Sn5、Cu3Sn、Ag3Sn和β-Sn四相的弹性模量和硬度,在对应的压痕中,仅有Cu6Sn5压痕表面出现了裂纹。发现Cu6Sn5的硬度最高,Cu3Sn次之,两种Cu-Sn相的硬度均远高于Ag3Sn和β-Sn。在热循环的情况下,焊点内部Cu6Sn5颗粒尺寸随着循环次数的增加逐渐递增,颗粒分布具有一定的规律性,对焊点进行拉伸测试,发现焊点抗拉强度变化幅值和Cu6Sn5颗粒直径变化幅值的平方根成线性关系:ΔP = 3 0.285Δd12+ 10.15。对焊点内部Cu6Sn5颗粒的形态进行研究,发现颗粒以杆状、块状、点状、叉状等形态存在。颗粒在热循环过程中Ag3Sn的尺寸几乎没有变化,而Cu6Sn5小颗粒逐渐消失,大颗粒逐渐增大。另外研究发现Cu6Sn5颗粒长大动力学指数为3.2,颗粒长大主要受控于体扩散。对焊点内部组织进行有限元模拟,发现在Sn基体中应力较小,而在Cu6Sn5和Sn基体的交界处应力较大,颗粒聚集的区域是应力较为集中的区域。这主要是由于Cu6Sn5和Sn基体两者之间的线膨胀系数差异较大造成的。
宋奎晶[3]（2010）在《SnPb钎料本构方程的建立与SMT焊点寿命预测》文中研究说明有限元数值模拟是进行服役环境温度循环载荷下SMT焊点应力应变状态分析以及寿命预测的最有效方法之一。其中,钎料本构模式和寿命预测方法的选取直接决定着模拟结果的准确性,具有重要的理论研究价值。本文综合考虑钎料的应变硬化、蠕变变形和高温软化等特征,建立钎料的粘混合硬化本构关系,研究热循环加载下焊点内的应力应变场演变规律并进行寿命预测。首先,采用混合硬化本构关系综合描述热循环加载下钎料的各向强化特征和循环加载的包申格效应,建立钎料的基于幂指数硬化模型的等向硬化增量本构关系和基于Ziegler双线性硬化模型的随动硬化增量本构关系,并利用MARC二次开发接口和Fortran语言开发用户子程序,实现了等向、随动、混合硬化三种本构关系的有限元计算。同时基于钎料的Darveaux蠕变方程,开发用户子程序定义钎料的粘性性质,得到了蠕变问题的有限元求解过程。其次,在Darveaux焊点寿命预测模型的基础上,选取焊点整体的平均应变能密度作为主控力学参量对SMT焊点进行寿命预测,考虑了微小焊点的高约束度及网格密度对应力应变场的影响,利用二次开发接口提取单元应变能密度、单元体积等信息。最后,研究钎料本构关系的选取及焊点形态对焊点力学行为和疲劳寿命的影响。焊点力学行为的模拟结果表明,元件与基板间隙高度处的焊根内侧产生应力集中,是焊点的薄弱部位;焊点内的应力应变分布具有温度历史相关性,但应变能密度分布基本不随时间变化,将其作为主控力学参量判断裂纹萌生及扩展位置具有代表意义。焊点寿命预测结果表明,钎料本构关系的选取会对寿命预测结果产生重要影响。采用理想弹塑性本构关系的寿命预测结果最高;进一步考虑粘性时,非弹性变形增大,寿命略低;采用粘混合硬化钎料本构关系时,焊点具有明显的硬化特征,导致蠕变变形增大,进而使应变能密度显着增大,焊点寿命最低。由于粘混合硬化钎料本构关系考虑了钎料变形的多种影响因素,因此可将其寿命预测结果作为焊点可靠性设计的依据。随着焊点圆角形态从凹变凸,应力应变集中程度降低,焊点的寿命提高。
焦国芹[4]（2009）在《球栅阵列封装的应力应变及热失效研究》文中提出封装的热-应力失效对电子器件可靠性有着重要影响,在BGA封装中尤为突出。应力是导致焊球失效的直接原因,进而致使器件失效。有限元分析可以方便地得到全场及局部的变形和应力解,从而减少设计成本和分析的循环周期。本文对球栅阵列封装器件在温度循环载荷作用下的力学行为进行试验分析,采用高倍显微镜观察焊点形貌,研究器件的失效机制,分析裂纹萌生和扩展的方式。试验结果表明,随着循环次数的增加,焊球的粗化程度逐渐显着,器件的周边焊球最先失效;由于不同材料的热膨胀系数失配,裂纹最先萌生于四周最外侧焊球与芯片界面边缘处,芯片的裂纹沿该界面从焊球边缘向中心扩展,裂纹萌生和扩展是该处应力应变集中、热循环和蠕变相互作用的结果。应用有限元仿真软件ANSYS建立BGA的二维模型进行模拟,分析芯片在（-40℃125℃）热循环载荷下的应力分布及变形情况,为更接近器件的实际焊点形状,本文采用鼓形焊球进行研究。模拟结果表明,应力和变形值最大点位于周边焊球和芯片接触的部分;在通用后处理时可以确定器件的结构失效点,通过时间历程后处理发现,随着温度循环次数的增加,危险点应力应变的峰值相应增大并趋于一个稳定值。对焊点的优化设计是焊点可靠性研究的重要内容。由于器件和加载的对称性,本文建立单焊点三维模型来分析焊点形态对器件的热可靠性影响,焊点由63Sn37Pb钎焊材料组成,采用了Anand模型。分析结果表明:在焊球高度不变的情况下,随着焊球半径的增加,VON Mises应力应变先减小后增加,其增加的幅度逐渐减小;在焊球半径固定情况下,随着焊球高度的增加,VON Mises应力应变逐渐变小,最后趋于稳定值。本文所做的工作对于焊球的设计和完善具有一定的参考意义,为在实际焊接过程中提高焊点质量提供了理论依据。此外,本文在建模过程中采用了ANSYS软件自带的APDL语言,编写相关程序,可以方便、高效地应用ANSYS有限元软件进行芯片封装的模拟分析。
王玉鹏,周详[5]（2009）在《模板对倒装焊焊点形态的影响及其可靠性研究》文中指出本文通过用于焊点形态预测软件SURFACE EVOLVER的输入数据文件,得到倒装焊焊点形态。参考模板开口指导说明（IPC-7525）,拟定模板开口方案,得到相应的焊点形态。通过建立有限元模型,运用ANSYS软件对含铅焊点在热循环加载条件下的应力应变和疲劳寿命进行分析。根据预测得到的热疲劳寿命,找出了适合本文模型的模板结构参数,同时分析了其它设计与工艺参数和焊点可靠性之间的关系。
刘平[6]（2009）在《颗粒增强Sn3.8Ag0.7Cu复合无铅焊料的研究》文中研究指明本文选择Sn3.8Ag0.7Cu（SAC）无铅焊料,首先研究了在Cu和Ni上经过多次焊接（1-10次）和150oC时效（50-1000小时）后的界面反应和剪切强度,并与Sn37Pb（SP）进行了对比;然后通过机械混合方法成功制备了SiC纳米颗粒复合焊料SAC-xSiC和Ni颗粒复合焊料SAC-xNi,重点研究了SAC-xNi/Cu（Ni）焊点在焊接和时效过程中的界面反应和剪切强度。结果表明:焊接过程中,SAC（SP）/Cu界面扇贝状的Cu6Sn5 IMC的生长受晶界扩散控制,而SAC（SP）/Ni界面层状IMC的生长受体扩散控制,Ni-Sn IMC晶粒和反应的速度都小于Cu-Sn。时效过程中,Cu和Ni上的IMC生长都由体扩散控制,时效50小时后,SAC（SP）/Cu界面IMC为双层结构（Cu6Sn5和Cu3Sn）;而SAC（SP）/Ni界面保持单层结构。焊接次数和时效对焊点剪切强度影响较小,富Pb相合并生长降低了SP焊点的强度,SAC的焊点强度一直高于SP。首次选用SiC纳米颗粒与焊料成功复合,复合焊料SAC-xSiC的熔点有所下降,焊料内部IMC颗粒和β-Sn相的亚晶粒显着细化,复合焊料硬度值比SAC增加30-44%。由于表面吸附效应,SiC纳米颗粒抑制了焊料中Ag3Sn的生长,强化了合金的性能,位错绕过理论的预测值与实验测得的强化结果紊合良好。SAC-xNi的工艺性能与SAC相当,Ni颗粒起形核剂的作用,复合焊料凝固过程中发生了非均匀形核,减小了过冷度,得到了颗粒Ni与焊料合金良好润湿性的判据。焊接过程中,SAC-xNi/Cu焊点界面（CuNi）6Sn5 IMC由疏松和致密的两层构成,与SAC相比,复合焊料SAC-xNi与Cu的反应速度大大增加,界面IMC晶粒显着细化,IMC的生长由反应扩散和体扩散双重控制,本文利用热-动力学理论讨论了颗粒Ni对反应速度和晶粒尺寸的影响。焊料中自由活动的Cu原子数量对SAC-xNi/Ni界面IMC的形貌和结构起决定性作用。由于Ni颗粒的添加,SAC-xNi/Cu（Ni）剪切强度有所增加,焊点断裂呈韧性特征。时效50小时后,SAC-xNi/Cu焊点界面变为双层结构即（CuNi）6Sn5和Cu3Sn层,IMC的生长受体扩散控制,添加Ni颗粒抑制了Cu3Sn层的生长。时效过程中,SAC-xNi焊料中的Cu原子逐渐扩散到Ni界面,除了SAC-2Ni/Ni外,界面都形成了双层IMC结构即（CuNi）6Sn5和（NiCu）3Sn4。500小时时效后的SAC-1Ni/Cu（Ni）和SAC-2Ni/Cu（Ni）剪切焊点,断裂区域部分发生在界面。
邓惠[7]（2008）在《SMT焊点的可靠性研究》文中研究指明拟通过对QFP焊点的抗拉强度的影响因素,PBGA焊点的质量检测及强度测试,CBGA焊点的可靠性进行较为系统、深入的研究,为焊点寿命预测提供研究数据支持和理论基础以及具有实用性的评价方法。
林丹华[8]（2008）在《PBGA封装热可靠性分析及结构优化》文中研究说明封装体的热—力失效问题是影响电子器件可靠性的主要原因。本文采用统一粘塑性Anand本构方程,建立了PBGA封装体有限元数值模拟分析模型,分析了温度循环工作条件下封装体的应力、应变分布规律,并采用频率和温度修正的Coffin-Manson方程预测封装体的热疲劳寿命。数值分析结果为提高封装体的可靠性和优化设计提供了理论依据。具体的内容如下:（1）分析封装体在经历IPC9701标准下的五种不同温度循环加载后,封装体和焊点受到的热应力、应变分布规律,预测封装体热疲劳寿命,比较热循环参数对封装体疲劳寿命的影响。结果发现:不同温度循环条件下,封装体的热应力应变分布相似;焊点是PBGA和PCB互联结构失效的危险点;封装体疲劳寿命与热循环的温差、最高温度和频率有关;危险点的最大剪切塑性应变与热循环最高温和高温保持时间关系密切。（2）对PBGA封装体结构和焊点进行优化研究和设计。PBGA结构优化考虑芯片长度和基板厚度对其可靠性的影响,得到结论如下:增加芯片长度,封装体疲劳寿命增加,有利于提高器件可靠性和减小封装面积与芯片面积的比值;增加基板厚度疲劳寿命降低。焊点优化考虑焊点高度、直径和钎料对其可靠性的影响,结果如下:固定焊点直径,随着焊点高度的增加,PBGA封装体热疲劳寿命增加;固定焊点高度,随着焊点直径变大,热疲劳寿命降低;焊点高度因素对其可靠性的影响大于直径;与含铅钎料Sn63Pb37相比,无铅钎料Sn96.5Ag3.5和Sn3.8Ag0.7Cu能较大程度提高PBGA封装的可靠性。
胡炳亭[9]（2007）在《电子封装焊料高温力学性能实验及焊点热循环数值模拟研究》文中进行了进一步梳理电子器件在服役条件下，由于器件内部功率耗散和外部环境温度的周期性变化，以及不同材料间的热膨胀失配，在焊点内产生周期性的应力应变循环，最终导致焊点高应力应变区的破坏以及整个器件的失效。因此研究焊点材料高温力学性能及其热循环可靠性至关重要。本研究在国家自然科学基金项目“空气冷却电子封装器件多物理场耦合热设计优化研究”（No．50376076）的资助下，对焊料的力学性能和焊点热循环可靠性分别进行实验和数值模拟研究。首先，对焊料63Sn37Pb进行了高温拉伸实验，得到不同温度和应变率下的应力应变曲线及各项拉伸性能指标。基于实验数据，导出了描述材料粘塑性变形的Anand模型参数，且对部分参数随温度的变化关系进行了拟合。通过与文献模型和实验数据的比较发现，本文导出的Anand模型提高了预测应力应变的能力。同时，其实验与数据处理方法为开展无铅焊料的研究打下了基础。对63Sn37Pb焊料进行了较大温度范围和应变范围的低周疲劳实验，分析了温度对疲劳性能和疲劳寿命的影响，拟合得到不同温度下的Coffin-Manson疲劳寿命模型参数。所得模型将应用到有限元模拟中焊点寿命的预测。其次，对无铅焊料96.5Sn3.5Ag进行了较文献更高温下的拉伸实验。结果表明该焊料的变形和拉伸性能与温度和应变率相关，通过与焊料63Sn37Pb的比较发现，该无铅焊料具有更好的抗蠕变性能。基于实验数据，推导了焊料96.5Sn3.5Ag的Anand模型参数，通过模型预测与实验数据的比较，表明模型可以用于模拟材料的粘塑性变形。最后，应用两种焊料的Anand模型对CBGA封装焊点进行热循环有限元模拟。结果表明：在热循环的过程中，离模型对称中心最远的焊点，应力应变最大，且随着热循环而上下波动。通过分析应力应变迟滞环，得到等效塑性应变范围，基于文献和实验所得疲劳寿命模型对焊点进行热疲劳寿命预测。结果表明：本文实验所得模型可以在一定的实验条件下预测焊点的疲劳寿命，基于不同文献的疲劳寿命计算均表明，无铅96.5Sn3.5Ag焊点的疲劳寿命高于63Sn37Pb焊点。本文的实验研究提高了63Sn37Pb焊料Anand模型的预测精度，补充了无铅焊料96.5Sn3.5Ag在高温下的拉伸性能数据和Anand模型。数值模拟研究则进一步证明了无铅焊料96.5Sn3.5Ag良好的封装性能。
王树起[10]（2007）在《叠层芯片封装可靠性分析与结构参数优化》文中认为随着电子封装微型化、多功能化的发展,三维封装已成为封装技术的发展方向,叠层CSP封装具有封装密度高、信号延迟短、互连性能好等特性,是实现三维封装的重要技术。目前,国外对叠层芯片封装技术研究比较成熟,已开发出八层芯片的层叠封装,但国内大多是以单个芯片封装为研究对象,对叠层CSP封装可靠性的研究却很少。本文采用ANSYS有限元分析方法模拟三层芯片叠层封装工艺流程,分析封装失效机理,通过有限元法预测焊点热循环寿命,并在此基础上对叠层封装进行优化设计,以提高叠层封装可靠性。因此,本研究内容具有重要的理论意义和实际应用前景。本文首先根据封装固化工艺设计三个三维实体模型,通过ANSYS有限元软件模拟分析高温过程三步主要固化工艺,结果表明,在三步主要固化工艺中,最大应力都出现在最底层芯片连接处,底层芯片首先出现开裂和分层现象;比较上述三步固化工艺对叠层CSP封装可靠性的影响,发现第二步固化工艺后,芯片所受应力最大,芯片开裂几率最高,分层现象最明显。基于统一性Anand本构方程,采用非线性有限元方法分析复合SnPb钎料焊点在热循环条件下的应力应变特性,模拟结果显示:高应力和应变区域集中在内侧焊点的角部,这些高应力区域将是裂纹萌生的可能位置。基于上述复合SnPb钎料焊点的应力应变分布的分析,以能量法进行热循环寿命评估,在热循环条件（-55℃～125℃）下,63Sn37Pb钎料焊点热疲劳寿命为685周左右;焊点钎料量相同时,随比值R/r减小,焊点热循环寿命增加,并且随焊点间隙增大,焊点热循环寿命变大。本文采用有限元方法分析SCSP器件的设计参数对封装热应力的影响。模拟结果表明:掺入一定量Cu、Bi或In等金属,无铅材料SnAg系列焊点的可靠性达到SnPb钎料的水平,可以代替含铅材料;芯片所受应力与芯片厚度成反比,底层芯片厚度变化是影响封装体可靠性的主要因素;随着芯片层数增大,芯片所受应力相应增大,当芯片层数超过四层后,随着层数的增加,底层芯片上应力趋于恒定值。
二、复合SnPb焊点的形态与可靠性预测（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、复合SnPb焊点的形态与可靠性预测（论文提纲范文）
（1）电子封装热—力载荷下粘塑性行为与失效研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 电子封装技术简介 |
| 1.1.2 表面贴装技术(SMT)与球栅阵列封装(BGA) |
| 1.1.3 锡铅焊料与无铅焊料 |
| 1.2 电子封装材料与结构研究现状 |
| 1.2.1 焊料本构特性的研究现状 |
| 1.2.2 电子封装的疲劳损伤研究现状 |
| 1.2.3 焊点疲劳寿命模型简介 |
| 1.3 均匀化方法发展概述 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 基本理论 |
| 2.1 焊料的粘塑性本构模型 |
| 2.1.1 统一型Anand粘塑性模型 |
| 2.1.2 分离型粘塑性模型 |
| 2.2 疲劳损伤理论 |
| 2.2.1 损伤的定义 |
| 2.2.2 低周疲劳损伤模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 无铅焊料SAC405性能的实验研究 |
| 3.1 无铅焊料SAC405的制备 |
| 3.1.1 焊料的制备 |
| 3.1.2 SAC405的微观结构 |
| 3.2 SAC405的单轴拉伸实验 |
| 3.2.1 试样与实验设备 |
| 3.2.2 实验过程 |
| 3.2.3 实验结果与分析 |
| 3.3 SAC405焊料的拉-压低周疲劳实验 |
| 3.3.1 实验方法 |
| 3.3.2 实验过程 |
| 3.3.3 实验结果 |
| 3.3.4 加载条件对焊料疲劳性能的影响 |
| 3.4 修正的Mansion-Coffin公式 |
| 3.4.1 SAC405焊料的疲劳寿命 |
| 3.4.2 修正的Manson-Coffin公式 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SAC405焊料本构关系和疲劳损伤研究 |
| 4.1 SAC405焊料的Anand本构模型参数 |
| 4.1.1 Anand模型参数的确定方法 |
| 4.1.2 SAC405焊料的Anand模型参数 |
| 4.1.3 Anand模型模拟结果 |
| 4.2 SAC405焊料的分离型本构模型参数 |
| 4.2.1 焊料的弹性模量 |
| 4.2.2 焊料的蠕变参数 |
| 4.2.3 焊料的塑性参数 |
| 4.2.4 分离型本构模型的模拟结果 |
| 4.3 SAC405焊料疲劳损伤分析 |
| 4.3.1 SAC405焊料的疲劳损伤参数 |
| 4.3.2 焊料分离型损伤本构关系 |
| 4.3.3 SAC405焊料拉压低周疲劳数值模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电子封装元件热弹-粘塑性的双尺度分析 |
| 5.1 均匀化理论 |
| 5.2 BGA封装结构的热弹性双尺度分析 |
| 5.2.1 高阶逐层离散层板模型 |
| 5.2.2 细观均匀化分析的瑞利-里兹法 |
| 5.2.3 宏观均匀化问题的等效常数 |
| 5.2.4 宏观均匀化问题的解法 |
| 5.2.5 热弹性双尺度分析算例与结果 |
| 5.3 热循环载荷下BGA结构粘塑性双尺度分析 |
| 5.3.1 高阶逐层离散热粘塑性双尺度模型 |
| 5.3.2 热粘塑性双尺度问题的解法 |
| 5.3.3 算例与结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 PCB结构球栅阵列振动失效的实验研究与数值模拟 |
| 6.1 印刷电路板(PCB)结构简介 |
| 6.2 振动测试的实验设备 |
| 6.3 PCB结构固有频率的测定 |
| 6.3.1 实验方法 |
| 6.3.2 实验结果 |
| 6.4 PCB封装结构的振动实验 |
| 6.4.1 振动实验方法 |
| 6.4.2 BGA球栅阵列振动实验结果与分析 |
| 6.5 振动载荷下PCB封装结构有限元分析 |
| 6.5.1 PCB结构的有限元模型 |
| 6.5.2 PCB结构振动计算结果与分析 |
| 6.6 BGA球栅列阵的振动寿命预测 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 合金元素对无铅焊点可靠性的影响 |
| 1.2.1 SnAgCu 系 |
| 1.2.2 SnAg 系 |
| 1.2.3 SnCu 系 |
| 1.2.4 SnZn 系 |
| 1.2.5 其他系 |
| 1.3 有限元模拟在无铅焊点可靠性中的应用 |
| 1.3.1 QFP 器件焊点可靠性 |
| 1.3.2 片式电阻焊点可靠性 |
| 1.3.3 BGA/CSP 器件焊点可靠性 |
| 1.3.4 CCGA 器件焊点可靠性 |
| 1.3.5 FCBGA 器件焊点可靠性 |
| 1.4 无铅焊点可靠性相关理论 |
| 1.4.1 本构模型 |
| 1.4.1.1 Anand 方程 |
| 1.4.1.2 Garofalo-Arrheninus 模型 |
| 1.4.1.3 Norton 模型 |
| 1.4.1.4 Wong 模型 |
| 1.4.1.5 Wiese 模型 |
| 1.4.2 焊点疲劳寿命预测模型 |
| 1.4.2.1 Manson-coffin 疲劳模型及其演化方程 |
| 1.4.2.2 单一蠕变疲劳寿命模型 |
| 1.4.2.3 综合塑性变形和蠕变的疲劳寿命预测方程 |
| 1.4.2.4 基于蠕变和应变能密度的疲劳寿命预测模型 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第二章 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点组织与性能的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点力学性能 |
| 2.3 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点显微组织 |
| 2.3.1 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点内部组织 |
| 2.3.2 稀土元素对焊点内部组织的影响机制 |
| 2.3.3 稀土元素对焊点界面组织的影响机制 |
| 2.4 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点界面组织的研究 |
| 2.4.1 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点界面金属间化合物形貌 |
| 2.4.2 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点界面金属间化合物生长动力学 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 SnAgCu/SnAgCuCe 粘塑性本构方程 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料与过程 |
| 3.3 粘塑性本构方程 |
| 3.4 粘塑性本构方程的应用 |
| 3.4.1 用户子程序的构建 |
| 3.4.2 温度加载子程序 |
| 3.4.3 QFP256 器件SnAgCu/SnAgCuCe 焊点应力应变响应 |
| 3.5 焊点尺寸的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 SnAgCu/SnAgCuCe 蠕变行为的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 蠕变本构方程 |
| 4.3 应力指数和激活能的确定 |
| 4.4 蠕变机制分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 SnAgCu/SnAgCuCe 焊点疲劳寿命预测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验材料与过程 |
| 5.2.1 高低温循环试验设备 |
| 5.2.2 试验设备与方法 |
| 5.3 焊点热疲劳试验结果 |
| 5.4 焊点失效 Weibull 分布 |
| 5.5 焊点疲劳寿命方程的构建 |
| 5.5.1 基于塑性应变 |
| 5.5.2 基于蠕变应变 |
| 5.5.3 基于蠕变应变能密度 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 QFP 器件无铅焊点失效机制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验方法 |
| 6.3 QFP 器件焊点失效机制 |
| 6.3.1 QFP 焊点失效的微观组织 |
| 6.3.2 焊点失效的数值模拟 |
| 6.3.3 QFP 焊点界面失效的微观组织 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 无铅焊点内部金属间化合物研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验材料与方法 |
| 7.3 试验结果与分析 |
| 7.3.1 不同热循环次数焊点内部金属间化合物组织演化 |
| 7.3.2 焊点内部金属间化合物颗粒的形态 |
| 7.3.3 焊点内部金属间化合物颗粒的长大过程 |
| 7.3.4 焊点内部金属间化合物颗粒对焊点可靠性的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（3）SnPb钎料本构方程的建立与SMT焊点寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 SnPb钎料的本构方程 |
| 1.2.1 钎料的蠕变性质 |
| 1.2.2 钎料的粘塑性方程 |
| 1.2.3 钎料的硬化性质 |
| 1.3 疲劳寿命预测 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 钎料的本构方程 |
| 2.1 线性材料本构方程 |
| 2.2 塑性本构关系 |
| 2.3 等向硬化材料本构方程 |
| 2.3.1 等向硬化材料性质 |
| 2.3.2 内变量求解 |
| 2.4 随动硬化材料本构方程 |
| 2.4.1 随动硬化材料性质 |
| 2.4.2 随动硬化材料增量本构关系 |
| 2.5 混合硬化材料性质 |
| 2.6 粘塑性本构方程 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 钎料本构方程的MARC二次开发 |
| 3.1 MARC调用材料本构子程序计算流程 |
| 3.2 硬化材料本构方程有限元实现 |
| 3.2.1 等向硬化 |
| 3.2.2 随动硬化 |
| 3.2.3 混合硬化 |
| 3.3 粘混合硬化钎料本构方程有限元实现 |
| 3.4 本构方程子程序验证 |
| 3.4.1 硬化材料本构关系程序验证 |
| 3.4.2 粘性材料本构关系程序验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SMT焊点有限元分析 |
| 4.1 几何模型的建立 |
| 4.2 有限元网格划分 |
| 4.3 边界条件和热循环加载条件 |
| 4.4 材料性质定义 |
| 4.4.1 线弹性材料性质定义 |
| 4.4.2 钎料性质定义 |
| 4.5 后处理结果的提取 |
| 4.5.1 焊点应力应变结果的提取 |
| 4.5.2 焊点应变能密度的提取 |
| 4.5.3 程序验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 SMT焊点应力应变场模拟结果分析与寿命预测 |
| 5.1 焊点内部力学响应的基本特征 |
| 5.1.1 理想弹塑性钎料焊点内部力学响应的基本特征 |
| 5.1.2 粘理想弹塑性钎料焊点内部力学响应的基本特征 |
| 5.1.3 粘混合硬化钎料焊点内部力学响应的基本特征 |
| 5.2 不同温度时刻下焊点内部应力应变场分布的动态特征 |
| 5.3 焊点的寿命预测 |
| 5.3.1 钎料本构关系对焊点热循环寿命的影响 |
| 5.3.2 焊点形态对焊点热循环寿命的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）球栅阵列封装的应力应变及热失效研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微电子封装进展简介 |
| 1.2.1 电子封装的作用及发展历程 |
| 1.2.2 微电子封装产业现状和发展趋势 |
| 1.3 球栅阵列封装技术的概述 |
| 1.3.1 BGA 封装的定义及特点 |
| 1.3.2 BGA 封装的分类 |
| 1.4 微电子封装的国内外研究现状 |
| 1.4.1 国内研究现状 |
| 1.4.2 国外研究现状 |
| 1.5 本文研究意义及主要研究内容 |
| 1.5.1 本文研究目的和意义 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 第2章 热应力理论和有限元分析方法 |
| 2.1 热应力理论概述 |
| 2.2 焊点的力学性能及本构方程 |
| 2.2.1 焊点的力学行为及本构方程 |
| 2.2.2 材料参数的确定 |
| 2.2.3 焊点可靠性研究 |
| 2.3 有限元方法及ANSYS 软件介绍 |
| 2.3.1 有限元方法简介 |
| 2.3.2 ANSYS 主要特点 |
| 2.3.3 ANSYS 软件功能简介 |
| 2.4 ANSYS 软件在热应力方面的应用 |
| 2.4.1 热应力的有限元方法 |
| 2.4.2 ANSYS 在封装中的应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 热循环条件下器件的可靠性 |
| 3.1 温度循环试验 |
| 3.1.1 试验样品 |
| 3.1.2 试验仪器与试验条件 |
| 3.2 循环周期对器件形貌的影响 |
| 3.2.1 焊点形貌 |
| 3.2.2 芯片裂纹 |
| 3.3 器件易失效位置 |
| 3.3.1 不同位置焊点的形貌 |
| 3.3.2 芯片裂纹的扩展 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 热循环条件下球栅阵列封装热分析 |
| 4.1 器件的二维有限元模型 |
| 4.1.1 建立二维有限元简化模型 |
| 4.1.2 具体建模过程 |
| 4.1.3 边界条件及热循环载荷 |
| 4.2 有限元模拟结果与分析 |
| 4.2.1 器件的变形、应力分布 |
| 4.2.2 温度循环过程中应力应变的动态特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 热循环加载条件下焊点可靠性分析 |
| 5.1 热循环有限元模拟 |
| 5.1.1 几何构形 |
| 5.1.2 材料属性及Anand 本构方程参数 |
| 5.1.3 模型的加载模式 |
| 5.2 有限元模拟结果与分析 |
| 5.3 焊点形态的优化设计 |
| 5.3.1 焊点半径对应力应变的影响 |
| 5.3.2 焊点高度对应力应变的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）模板对倒装焊焊点形态的影响及其可靠性研究（论文提纲范文）
| 1 焊点形态预测 |
| 2 模板参数对焊点形态的影响 |
| 2.1 方案设计 |
| 2.2 焊点形态生成 |
| 3 有限元仿真 |
| 3.1 几何模型及有限元模型 |
| 3.2 材料特性 |
| 3.3 加载情况 |
| 4 焊点应力应变分析 |
| 5 倒装焊焊点热疲劳寿命预测 |
| 6 焊点设计与工艺参数和热疲劳寿命的关系 |
| 6.1 模板结构参数与热疲劳寿命的关系 |
| 6.2 不同钎料体积对热疲劳寿命的影响 |
| 6.3 不同焊点高度对热疲劳寿命的影响 |
| 7 结论 |
（6）颗粒增强Sn3.8Ag0.7Cu复合无铅焊料的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 焊料在电子组装中的应用 |
| 1.2 无铅焊料的应用现状 |
| 1.2.1 无铅焊料的发展 |
| 1.2.2 SnAgCu无铅焊料 |
| 1.3 复合焊料的研究 |
| 1.3.1 超细氧化物颗粒强化的复合焊料 |
| 1.3.2 低膨胀系数颗粒强化的复合焊料 |
| 1.3.3 自适应复合焊料 |
| 1.3.4 稀土复合焊料 |
| 1.3.5 金属颗粒强化的复合焊料 |
| 1.4 本课题的研究内容，创新点及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究特色与创新点 |
| 1.4.3 研究技术路线 |
| 第二章 实验设计与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 颗粒的选择 |
| 2.1.2 焊接基板类型 |
| 2.1.3 回流焊接曲线 |
| 2.2 实验设计 |
| 2.2.1 复合焊料的制备 |
| 2.2.2 熔点特征和铺展性实验 |
| 2.2.3 回流焊接实验步骤 |
| 2.2.4 时效实验步骤 |
| 2.3 金相分析及微观形貌观察 |
| 2.3.1 金相试样的制作 |
| 2.3.2 光学显微镜观察 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）观察与能谱分析 |
| 2.3.4 透射电子显微镜分析 |
| 2.4 机械强度分析 |
| 2.4.1 显微硬度测量 |
| 2.4.2 剪切强度测试 |
| 第三章 SAC和SP焊点在回流焊接及时效过程中的界面反应和剪切强度 |
| 3.1 SAC和SP焊点在回流焊接过程中的界面反应和剪切强度 |
| 3.1.1 Cu上焊点界面的显微结构与成份分析 |
| 3.1.2 Ni上焊点界面的显微结构与成份分析 |
| 3.1.3 界面IMC的生长行为 |
| 3.1.4 焊点的剪切强度与断口分析 |
| 3.2 SAC和SP焊点在时效过程中的界面反应和剪切强度 |
| 3.2.1 界面显微结构与成份分析 |
| 3.2.2 界面IMC的生长行为 |
| 3.2.3 焊料本体的组织粗化 |
| 3.2.4 焊点的剪切强度与断口分析 |
| 3.3 SP/Ni和SAC/Ni焊点界面的TEM研究 |
| 3.3.1 TEM样品制备 |
| 3.3.2 界面结构与成份分析 |
| 3.4 小结 |
| 3.4.1 焊接过程中的界面反应和剪切强度 |
| 3.4.2 时效过程中的界面反应和剪切强度 |
| 3.4.3 SP/Ni和SAC/Ni焊点界面的TEM研究 |
| 第四章 SiC纳米颗粒强化SAC焊料的研究 |
| 4.1 SiC复合焊料的熔点特性 |
| 4.2 SiC复合焊料的显微组织 |
| 4.3 复合焊料的力学性能和强化机理 |
| 4.4 添加颗粒与焊料的兼容性和实用性探讨 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 SAC-xNi焊点在回流焊接过程中的界面反应和剪切强度 |
| 5.1 SAC-xNi复合焊料的主要特性 |
| 5.1.1 熔点特性 |
| 5.1.2 润湿特性 |
| 5.2 增强颗粒Ni与焊料本体的反应 |
| 5.3 SAC-xNi/Cu焊点的界面反应和剪切强度 |
| 5.3.1 界面显微结构与成份分析 |
| 5.3.2 界面IMC的生长行为 |
| 5.3.3 焊点的剪切强度 |
| 5.4 SAC-xNi/Ni焊点的界面反应和剪切强度 |
| 5.4.1 界面显微结构与成份分析 |
| 5.4.2 界面IMC的生长行为 |
| 5.4.3 焊点的剪切强度 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 SAC-xNi焊点在时效过程中的界面反应和剪切强度 |
| 6.1 SAC-xNi/Cu焊点的界面反应与剪切强度 |
| 6.1.1 界面显微结构与成份分析 |
| 6.1.2 界面IMC的生长行为 |
| 6.1.3 焊点的剪切强度与断口分析 |
| 6.2 SAC-xNi/Ni焊点的界面反应和剪切强度 |
| 6.2.1 界面显微结构与成份分析 |
| 6.2.2 焊点的剪切强度与断口分析 |
| 6.3 增强颗粒Ni与焊料的反应 |
| 6.4 焊料基体的组织粗化 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 全文结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）PBGA封装热可靠性分析及结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微电子封装技术概述 |
| 1.1.1 电子封装的定义和功能 |
| 1.1.2 电子封装的级别 |
| 1.1.3 电子封装技术的发展 |
| 1.2 电子封装可靠性概述 |
| 1.2.1 可靠性 |
| 1.2.2 电子封装失效机理 |
| 1.2.3 电子封装可靠性研究现状及发展方向 |
| 1.3 焊点可靠性研究 |
| 1.3.1 焊点可靠性概述 |
| 1.3.2 焊点可靠性研究内容 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 电子封装可靠性数值模拟理论和方法 |
| 2.1 有限元模拟方法简介 |
| 2.1.1 有限单元法 |
| 2.1.2 ANSYS软件简介 |
| 2.2 焊点力学性能及本构方程 |
| 2.2.1 焊点的力学行为 |
| 2.2.2 统一型Anand粘塑性方程 |
| 2.2.3 材料参数的确定 |
| 2.3 焊点疲劳寿命预测方法 |
| 2.3.1 疲劳基本理论 |
| 2.3.2 电子封装寿命预测模型 |
| 2.3.3 Coffin-Manson经验方程 |
| 第三章 PBGA封装模型建立 |
| 3.1 PBGA结构及其几何模型建立 |
| 3.1.1 模型的简化假设 |
| 3.1.2 几何模型的建立 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 材料属性 |
| 3.2.2 单元选取 |
| 3.2.3 网格划分与边界条件 |
| 第四章 PBGA封装热可靠性分析及寿命预测 |
| 4.1 PBGA封装热可靠性分析 |
| 4.1.1 热循环后整体模型受力分析 |
| 4.1.2 焊点应力应变分析 |
| 4.1.3 温度循环条件对应力应变的影响 |
| 4.2 不同温度循环条件下的PBGA疲劳寿命预测 |
| 4.3 热循环参数对PBGA可靠性影响 |
| 4.3.1 热循环最高温度对可靠性的影响 |
| 4.3.2 热循环频率对可靠性的影响 |
| 4.3.3 热循环温差对可靠性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 PBGA封装结构及焊点优化研究 |
| 5.1 PBGA封装结构优化 |
| 5.1.1 芯片长度对PBGA可靠性的影响 |
| 5.1.2 基板厚度对PBGA可靠性的影响 |
| 5.2 焊点结构及材料优化 |
| 5.2.1 焊点高度对其可靠性影响 |
| 5.2.2 焊点直径对其可靠性影响 |
| 5.2.3 焊点大小对其可靠性的影响 |
| 5.2.4 无铅钎料焊点可靠性分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间主要的研究成果 |
（9）电子封装焊料高温力学性能实验及焊点热循环数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微电子封装概述 |
| 1.1.1 微电子封装技术的发展 |
| 1.1.2 微电子封装技术的分级 |
| 1.2 倒装焊封装可靠性问题及其研究现状 |
| 1.2.1 倒装焊封装及其特点 |
| 1.2.2 倒装焊可靠性问题 |
| 1.2.3 倒装焊可靠性问题研究现状 |
| 1.3 焊料合金的研究现状及其发展趋势 |
| 1.3.1 焊料力学本构的研究 |
| 1.3.2 新型无铅焊料的研究 |
| 1.4 焊料疲劳性能的研究 |
| 1.4.1 焊料热疲劳的研究 |
| 1.4.2 焊料低周疲劳的研究 |
| 1.4.3 焊点热疲劳寿命预测方法 |
| 1.5 本论文研究内容及意义 |
| 第二章 锡铅焊料高温拉伸实验研究 |
| 2.1 材料简介及试件制备 |
| 2.2 实验设备及实验内容 |
| 2.3 实验结果及其分析 |
| 2.3.1 拉伸性能指标 |
| 2.3.2 应力应变曲线 |
| 2.4 Anand粘塑性本构模型的改进 |
| 2.4.1 Anand模型 |
| 2.4.2 材料参数推导 |
| 2.4.3 模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 锡铅焊料高温疲劳实验研究 |
| 3.1 实验材料与试件 |
| 3.2 实验设备及过程 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 应力应变迟滞环 |
| 3.3.2 加载力与循环周次的关系 |
| 3.3.3 循环应力应变关系 |
| 3.3.4 应变疲劳寿命 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 无铅焊料高温拉伸实验研究 |
| 4.1 实验材料及试件 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.3 实验结果及讨论 |
| 4.3.1 实验结果 |
| 4.3.2 与有铅焊料63Sn37Pb的比较 |
| 4.3.3 Anand本构模型的推导 |
| 4.3.4 模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 倒装焊芯片焊点热循环有限元模拟 |
| 5.1 焊点热循环的有限元分析 |
| 5.2 热弹性理论的基本方程 |
| 5.3 焊点结构模型及其离散化 |
| 5.4 定解条件 |
| 5.4.1 材料参数 |
| 5.4.2 加载条件 |
| 5.5 计算结果与讨论 |
| 5.5.1 焊点应力应变 |
| 5.5.2 热循环寿命预测 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（10）叠层芯片封装可靠性分析与结构参数优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电子封装进展 |
| 1.2.1 集成电路封装的作用及内容 |
| 1.2.2 集成电路封装技术的发展历程 |
| 1.2.3 微电子封装产业现状和发展趋势 |
| 1.3 叠层芯片封装技术 |
| 1.3.1 叠层封装结构 |
| 1.3.2 叠层封装发展前景 |
| 1.4 电子封装的可靠性 |
| 1.4.1 电子封装可靠性概述 |
| 1.4.2 电子封装可靠性研究现状 |
| 1.5 本课题的研究意义及主要研究内容 |
| 第2 章热应力理论和有限元分析方法 |
| 2.1 热应力理论概述 |
| 2.1.1 热应力概述 |
| 2.1.2 热弹性力学基本方程 |
| 2.2 焊点的力学性能及本构方程 |
| 2.2.1 焊点的力学行为 |
| 2.2.2 焊点的本构方程 |
| 2.2.3 材料参数的确定 |
| 2.2.4 焊点可靠性研究 |
| 2.3 焊点热循环寿命预测方法 |
| 2.4 有限元分析方法 |
| 2.4.1 ANSYS 软件介绍 |
| 2.4.2 ANSYS 在封装中的应用 |
| 第3 章叠层CSP 封装工艺有限元模拟与分析 |
| 3.1 三层芯片封装结构及封装工艺流程 |
| 3.2 封装工艺热应力模拟 |
| 3.2.1 建立3D 有限元简化模型 |
| 3.2.2 材料参数确定 |
| 3.2.3 施加热载荷和求解 |
| 3.3 封装工艺热应力有限元分析 |
| 3.3.1 封装器件的翘曲应变 |
| 3.3.2 固化工艺对芯片开裂的影响 |
| 3.3.3 固化工艺对粘结剂分层的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4 章热循环加载条件下焊点可靠性分析 |
| 4.1 热循环有限元模拟 |
| 4.1.1 几何构形 |
| 4.1.2 材料属性及Anand 本构方程参数 |
| 4.1.3 模型边界条件及热循环加载条件 |
| 4.2 有限元模拟结果分析 |
| 4.2.1 应力应变分析 |
| 4.2.2 升降温对热应力的影响 |
| 4.2.3 焊点塑性应变 |
| 4.3 焊点热循环寿命评估 |
| 4.3.1 焊点形态对热循环寿命的影响 |
| 4.3.2 焊点间隙对热循环寿命的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5 章叠层芯片封装优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料属性的优化 |
| 5.2.1 塑封材料EMC 的优化选择 |
| 5.2.2 焊点材料的优化选择 |
| 5.3 结构参数的优化 |
| 5.3.1 芯片厚度变化对应力的影响 |
| 5.3.2 芯片层数变化对封装可靠性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、复合SnPb焊点的形态与可靠性预测（论文参考文献）
- [1]电子封装热—力载荷下粘塑性行为与失效研究[D]. 李英梅. 东北大学, 2014(03)
- [2]SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D]. 张亮. 南京航空航天大学, 2011(07)
- [3]SnPb钎料本构方程的建立与SMT焊点寿命预测[D]. 宋奎晶. 哈尔滨工业大学, 2010(05)
- [4]球栅阵列封装的应力应变及热失效研究[D]. 焦国芹. 哈尔滨理工大学, 2009(03)
- [5]模板对倒装焊焊点形态的影响及其可靠性研究[J]. 王玉鹏,周详. 中国集成电路, 2009(02)
- [6]颗粒增强Sn3.8Ag0.7Cu复合无铅焊料的研究[D]. 刘平. 天津大学, 2009(12)
- [7]SMT焊点的可靠性研究[J]. 邓惠. 硅谷, 2008(16)
- [8]PBGA封装热可靠性分析及结构优化[D]. 林丹华. 中南大学, 2008(01)
- [9]电子封装焊料高温力学性能实验及焊点热循环数值模拟研究[D]. 胡炳亭. 中南大学, 2007(06)
- [10]叠层芯片封装可靠性分析与结构参数优化[D]. 王树起. 哈尔滨理工大学, 2007(01)