摘要据美国空军调查得知，在航天领域最近频繁出现的电子封装结构的失效问题中，约有55%的故障是由于温度或温度循环引起的，其中疲劳破坏是导致电子封装破坏最主要的形式。本次研究针对典型的六层超薄芯片叠层封装器件(QFN)先后建立二维和三维有限元模型，并采用有限元方法先对整个封装体的二维有限元模型进行热应力分析，再对封装体上的焊球在温度循环载荷下的塑性应变进行了有限元数值模拟和结果分析。其中，Anand的粘塑性本构方程用于描述无铅焊球的力学行为，而Engelmaier修正的Coffin-Masson疲劳公式则用于计算最容易引起失效的焊球的热疲劳预测寿命。87582

毕业论文关键词  QFN  叠层超薄芯片  温度循环载荷  热应力  疲劳寿命  有限元

毕业设计说明书外文摘要

Title    Analysis of thermal stress and fatigue life for ultrathin chip   stacking package device                                                 

Abstract About 55% of the failures among the frequent failure problem of the structure of electronic encapsulation in the field of aerospace are caused by the temperature or cycle temperature while the fatigue damage is led to the most common form of electronic packaging damage, according to the U。S。 air force。 The Anand viscoplastic constitutive equation is used to describe the mechanical behavior of the lead-free solder ball, while Engelmaier modified Coffin - Masson fatigue formula was used to calculate the life span of which most likely leads to the failure of solder ball。 The distribution of thermal stress and fatigue life in one typical kind of ultrathin chip stacking package device, which was subjected to cycling temperature load, was simulated and analyzed by using a common finite element software ANSYS。 The results of 2D model reveal that in the package device, the maximum thermal stress appears at the bottom passive chip。 The finite element 3D model is used to simulate the encapsulation structure thermal strain produced under the condition of thermal cycling temperature -40-125℃。

Keywords  QFN  cycle temperature load  thermal stress  fatigue life  FEM

目   次

1  引言 1

1。1  相关概念简述 1源-于,优~尔^论=文.网www.youerw.com 原文+QQ7520~18766

1。2  课题研究的目的与意义 1

1。3  课题所采用的研究手段及内容 2

2  课题所依据的热分析的基本理论 4

2。1  课题所涉及到的传热学经典理论 4

2。2  3种传统意义上的基本热传递方式 4

3  与本文相关的热疲劳寿命的基本概念 8

3。1  预测所用QFN器件中焊球疲劳寿命的模型简介8

3。2  本文所用的Coffin-Manson疲劳寿命预测公式 9

3。3  预测焊球疲劳寿命所用到的Anand粘塑性本构方程 10

4  关于QFN器件有限元模型的建立 12

4。1  QFN器件有限元模型单元类型的有关定义 12

4。2  QFN器件中相关材料性能参数的定义 13

4。3  典型的超薄芯片叠层QFN器件的几何结构模型 14

4。4  对所用QFN器件有限元模型进行有限元网格划分 16

4。5  对所用QFN器件二维模型的加载 19

4。6  对所用QFN器件二维模型的有限元结果分析 20

5  有关焊球的温度循环热疲劳分析 21

5。1  QFN有限元模型边界条件及温度循环加载 21

5。2  对所用QFN器件中焊球在温循载荷作用下的结果进行热疲劳寿命计 26