1/2月刊 2007年
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QFN器件在湿热环境下可靠性的有限元仿真分析

摘要:因吸潮而引起的界面可靠性问题是塑封电子器件失效的一个重要原因,其主要表现形式是界面破裂。论文利用有限元分析工具对QFN器件进行吸潮、解吸潮、无铅回流焊和湿热综合应力的仿真分析。分析结果表明,器件中的湿气在高温或有温度冲击的环境中形成的蒸汽压力是促进裂纹萌生和扩展的重要因素,为了减小在无铅回流焊期间湿、热以及蒸汽压力共同作用造成的应力冲击,应当设置较为合适的无铅焊回流曲线,在进入峰值温度前设置一个保温平台区,使进入峰值温度前器件的整体温度达到一致,减小峰值温度时湿、热应力对可靠性的不利影响。

关键词:QFN器件,无铅回流焊,界面失效,吸潮

塑封电子器件在温度、湿度条件下的可靠性是电子工业主要关注的问题之一,目前有65%的封装失效可以归咎为温度载荷下的力学问题[1]。未来的电子产品将功能更集成,更加小型化,更大的能量释放密度和互连密度,使得对实际微电子器件进行湿气吸收、分布以及湿应力测试变得非常困难,因此有限元模拟已经成为电子器件可靠性模拟分析的主要手段。

本文首先建立QFN器件三维的模型并进行网格划分,并确定仿真的试验材料参数和加载条件;然后对器件的吸潮、解吸潮、无铅回流焊等进行有限元仿真试验;最后综合湿热应力和蒸汽压力的情形进行有限元仿真分析。

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