首页 > 解决方案 > 电子 > OPTIMUS_电子 OPTIMUS_电子封装的热力学优化MSC.MARC

应用概述
有限元方法已经被广泛地应用于评估电子封装的可靠性。在本案例中,研究的对象是以CSP 技术封装的硅芯片安装在印刷电路板(PCB)上的焊点连接。我们作了以下两个分析:(1)分析并优化了焊点的3 个外形参数以提高焊点可靠性,(2)通过蒙特卡洛法分析了6 个设计参数与焊点可靠性的敏感度关系,并找到了最主要的设计参数。案例的分析结果由欧洲领先的微电子独立研究中心IMEC(www.imec.be )提供。

设计问题
由于芯片和印刷电路板之间的热膨胀系数(CTE)存在较大差异,因此结构的内部和环境温度变化会导致焊点产生应力和应变的变化。在一定次数的温度周期变化后,就可能会出现疲劳破坏。最终,产生的焊点断裂会导致电子产品功能失效。这就是所谓的“热疲劳失效”,(见图1)。本案例的目的是研究相关设计参数对CSP芯片(N50%或N100ppm)可靠性的影响。

使用的软件工具
• MSC.MARC
• MSC.Mentat (前处理)


 仿真过程和OPTIMUS 工作流
OPTIMUS 图形用户界面集成了仿真程序、和它们的工作流程以及输入输出文件。OPTIMUS 很方便地参数化了仿真输入文件,并从输出文件中解析出需要的输出参数(图2)。

模型
有限元工具 MSC.MARC 被用来分析电子封装中由(周期)热载荷造成的应力/应变。图3 中显示了CSP 封装芯片在印刷电路板上的3 维模型。在这个Darveaux 模型以及MARC 计算中已经定义了塑变和蠕变。在温度变化周期中,焊点中产生了塑变和蠕变应变。通过对模型的计算,最大的应变产生在芯片角处的焊点连接中,这也与实验观察到的结果一致。

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