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作者：陈亚军;肖泽文;王文平;
单位：中国民航大学中欧航空工程师学院;中国民航大学航空工程学院;经纬恒润科技有限公司汽车电子产品事业部;
摘要：为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力，使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型，并基于Anand粘塑性本构模型，进行–40～85℃温度循环仿真模拟，并结合Darveaux疲劳寿命预测模型计算不同焊球尺寸下的温度循环损伤；以及输入ISO 16750-3中对于车载器件的随机振动功率谱密度，并使用Steinberg疲劳寿命预测模型计算随机振动损伤。再分别使用线性损伤叠加(linear damage superposition approach,LDSA)以及递增损伤叠加(incremental damage superposition approach,IDSA)方法进行耦合损伤寿命预测。结果表明，BGA封装角落焊点与PCB板相接触的位置通常为结构应力、应变最大位置，最容易发生失效，低焊球高度、大焊球直径的BGA封装器件随机振动寿命更长；焊球高度越高、焊球直径越大的BGA封装器件温度循环寿命更长。依据IDSA方法对两种载荷下的损伤叠加后，最优设计为焊球高度0.30 mm，焊球直径0.60 mm。
关键词：球栅阵列;有限元仿真;随机振动;温度循环;递增损伤叠加
基金资助：中国民航大学中央高校基本科研业务费用专项资金(3122023017); 天津市科技计划项目（21YDTPJC00460）
