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第一篇 电子封装技术基础2

第1章 电子封装技术概述2

1.1 概述2

1.2 电子封装技术的概念与层次3

1.3 电子封装技术的发展趋势3

1.4 电子封装的无铅化进程7

1.5 电子封装工艺水平的发展9

第2章 电子封装可靠性研究现状12

2.1 电子封装主要失效机制12

2.2 影响电子封装可靠性的主要环境因素14

2.3 单一载荷下焊点可靠性研究现状15

2.3.1 基于环境试验方法的焊点可靠性研究15

2.3.2 基于数值模拟的焊点可靠性研究16

2.4 多场耦合条件下焊点可靠性研究进展17

2.5 焊点疲劳寿命模型研究现状18

2.5.1 基于应变的疲劳寿命模型19

2.5.2 基于能量的疲劳寿命模型20

2.5.3 基于断裂力学的疲劳寿命模型21

2.6 电子封装失效分析技术23

第二篇 电子封装的环境可靠性试验方法26

第3章 环境应力的试验装置26

3.1 概述26

3.2 单一环境应力的试验装置28

3.2.1 振动应力的试验装置28

3.2.2 跌落与冲击应力的试验装置30

3.2.3 热、湿应力的试验装置33

3.2.4 电应力的试验装置37

3.3 力、热、湿耦合应力的加载方法与装置38

3.3.1 外形及尺寸匹配39

3.3.2 过渡轴及软膜联接40

第4章 试验件的制备及其夹持装置设计42

4.1 试验件的制备42

4.2 夹持装置44

4.2.1 外形设计44

4.2.2 模态分析45

第5章 焊点失效过程监测与后期处理49

5.1 传感器布局49

5.2 数据采集装置51

5.3 三维数字散斑动态应变测量装置53

5.3.1 三维数字散斑动态应变测量装置原理53

5.3.2 系统组成55

5.3.3 测量步骤56

5.4 试验件的后期处理与观察57

5.4.1 金相显微镜57

5.4.2 扫描电子显微镜58

5.4.3 无损检测59

第6章 力、热耦合应力试验设计实例——试验方案与载荷谱设计61

6.1 力、热耦合效应分析61

6.2 整体方案64

6.3 软硬件结构布局65

6.4 载荷谱设计66

6.4.1 不同耦合方式对焊点损伤过程的影响67

6.4.2 耦合环境中温度载荷对焊点损伤过程的影响69

6.4.3 耦合环境中振动载荷对焊点损伤过程的影响70

6.5 初步试验及结果分析74

第三篇 电子封装失效分析技术78

第7章 振动载荷下板级焊点疲劳失效分析78

7.1 焊点随机振动试验78

7.1.1 试验前准备79

7.1.2 试验过程80

7.1.3 试验结果与分析84

7.2 焊点振动疲劳失效模式与机理分析86

7.2.1 BGA焊点失效模式与机理分析88

7.2.2 QFP焊点失效模式与机理分析92

7.3 焊点结构动态响应信号分析94

7.3.1 应变响应信号分析94

7.3.2 焊点电信号分析99

第8章 温度载荷下板级焊点疲劳失效研究104

8.1 焊点热循环试验104

8.2 焊点热疲劳失效模式与机理分析105

8.2.1 焊点裂纹的萌生106

8.2.2 焊点裂纹的扩展110

8.3 焊点微观组织变化112

8.4 焊点有限元仿真辅助研究114

8.4.1 Anand本构方程114

8.4.2 焊点有限元模型的建立114

8.4.3 焊点有限元模拟结果分析116

第9章 振动与温度耦合条件下板级焊点疲劳失效研究119

9.1 温度时效与随机振动耦合条件下的焊点疲劳寿命分析119

9.1.1 正交试验方案设计119

9.1.2 温度与振动因素对焊点疲劳寿命的影响120

9.2 温度循环与随机振动耦合条件下的焊点疲劳寿命分析124

9.2.1 温度循环周期内耦合振动时机不同对焊点疲劳寿命的影响124

9.2.2 耦合环境中温度循环载荷参数对焊点疲劳寿命的影响127

9.2.3 耦合环境中谐振效应对焊点疲劳寿命的影响129

9.3 振动与温度耦合条件下焊点失效模式分析131

9.3.1 BGA焊点失效模式分析131

9.3.2 QFP焊点失效模式分析133

9.4 耦合载荷与单一载荷下焊点可靠性对比134

9.4.1 焊点平均疲劳寿命对比134

9.4.2 焊点失效模式对比135

第10章 振动与温度耦合条件下板级焊点疲劳寿命模型137

10.1 建模需求分析137

10.1.1 传统疲劳寿命模型的主要问题137

10.1.2 焊点自身结构的不确定性分析138

10.1.3 信息熵在焊点疲劳损伤建模中的优势138

10.2 基于单一时间因子传递熵的焊点疲劳寿命非经验模型139

10.2.1 传递熵理论及其解析方法139

10.2.2 模型的建立140

10.3 试验结果分析与验证144

第11章 振动与温度耦合条件下焊点结构失效模式聚类分析148

11.1 随机振动与温度循环耦合条件下的焊点结构动态响应信号分析148

11.1.1 BGA焊点结构动态应变响应信号分析148

11.1.2 QFP焊点结构动态应变响应信号分析150

11.2 基于径向基核函数概率距离的焊点结构故障模式聚类151

11.2.1 概率距离聚类方法原理151

11.2.2 焊点结构潜在故障的核函数概率距离聚类方法152

11.3 实例验证153

11.3.1 BGA焊点结构故障模式聚类结果分析153

11.3.2 QFP焊点结构故障模式聚类结果分析155

第12章 振动与温度耦合条件下焊点结构多状态退化建模158

12.1 建模需求分析158

12.2 隐半马尔可夫模型基本理论159

12.3 基于连续时间隐半马尔可夫过程的焊点多状态退化建模160

12.3.1 模型的要素与假设160

12.3.2 焊点多状态退化建模过程160

12.3.3 试验结果分析与验证163

附录 电路板级焊点力、热耦合试验主要参考标准167

参考文献168