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封装焊点疲劳寿命预测与加速测试方法.docx
资料介绍
封装焊点疲劳寿命预测与加速测试方法
一、引言
焊点疲劳是封装可靠性中最常见的失效模式，在温度循环过程中焊点承受热膨胀系数差异导致的周期性应力，长期循环后焊点材料发生疲劳损伤，最终形成裂纹导致失效。焊点疲劳寿命预测对于评估芯片的长期可靠性具有重要价值。
二、焊点疲劳的机理
2.1 热循环应力
芯片、焊料和基板的热膨胀系数不同，温度变化时各层的膨胀和收缩量不一致，在焊点中产生剪切应力。焊点承受的剪切应变与温度变化幅度和热膨胀系数差异成正比。
2.2 疲劳损伤累积
焊点在每次热循环中承受一定的塑性变形，长期循环后焊料内部产生微裂纹，微裂纹逐渐扩展形成宏观裂纹，最终导致焊点断裂。
三、焊点疲劳寿命预测模型
3.1 Coffin-Manson模型
Coffin-Manson模型是焊点疲劳寿命预测最经典的模型，焊点的寿命与循环塑性应变幅的幂次成反比。
3.2 基于能量的模型
基于能量的模型使用焊点在每个循环中吸收的塑性应变能预测寿命，精度高于Coffin-Manson模型。
3.3 基于断裂力学的模型
基于断裂力学的模型使用裂纹扩展速率预测焊点的剩余寿命，适用于已经存在裂纹的焊点。
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