[發(fā)明專利]一種多應(yīng)力耦合作用下電路板互連部位加速因子計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010211321.1
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111523262B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張昭鳳;王珂
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華安中泰檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/18;G06F119/14;G06F119/04;G06F119/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;李娜

本發(fā)明公開一種多應(yīng)力耦合作用下電路板互連部位加速因子計算方法，具體步驟如下：步驟一：計算溫度循環(huán)和隨機振動耦合作用下焊點壽命；步驟二：計算溫度循環(huán)、隨機振動和濕度耦合應(yīng)力下的壽命；步驟三：計算溫度循環(huán)、隨機振動、濕度和電應(yīng)力耦合應(yīng)力下的壽命；步驟四：計算電路板上互連焊點的加速因子。本發(fā)明方法形成了溫度、隨機振動耦合在先，濕度、電應(yīng)力耦合在后的損傷累加原則，從而對互連焊點在多應(yīng)力耦合作用下壽命進行計算；本發(fā)明能夠在電子產(chǎn)品的可靠性評估階段，綜合計算電路板在多應(yīng)力耦合作用下的互連部位焊點的加速因子，同時選擇加速耦合應(yīng)力條件，從而為電子產(chǎn)品的加速壽命評估提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種多應(yīng)力耦合作用下電路板互連部位加速因子計算方法，特別是涉及一種基于多應(yīng)力順序非線性累加關(guān)系的電路板互連部位加速因子計算方法，屬于基于故障物理的可靠性評估與加速試驗設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電子封裝微互連技術(shù)正在向小型化，高密度方向快速發(fā)展，微焊點不僅起著電氣和機械連接的作用，還提供了散熱的途徑，在可靠性方面，互連部位是電子產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)。大量的工程實踐表明，在不考慮偶然因素造成的元器件失效因素外，電子產(chǎn)品電路板或者芯片內(nèi)部互連部位發(fā)生故障的時間會早于其他的故障機理，因此微焊點的可靠性顯得尤為重要。在復(fù)雜的工作條件下，焊點常受到溫度、振動、濕度、電應(yīng)力等的綜合作用，故障機理多樣，在多應(yīng)力耦合作用下，其壽命較單一應(yīng)力作用有明顯的減小。工程上預(yù)測電子產(chǎn)品互連焊點的可靠性通常采用基于故障物理模型的預(yù)測方法以及基于加速壽命試驗的評估方法。后者是提高應(yīng)力量值，獲得高應(yīng)力下焊點壽命，之后利用通過加速因子折算成焊點在正常應(yīng)力下的真實壽命。因此，如何在多應(yīng)力耦合作用下獲得焊點的加速因子就成為準確的評估焊點壽命的關(guān)鍵問題。

焊點的加速因子定義為高應(yīng)力下焊點壽命與正常應(yīng)力下焊點壽命之比。不論是在高應(yīng)力還是正常應(yīng)力下，焊點的壽命都要通過物理模型來獲得。通過對相關(guān)領(lǐng)域文獻檢索發(fā)現(xiàn)，焊點在溫度與濕度耦合條件下、溫度與電載荷耦合條件下分別會產(chǎn)生腐蝕和電遷移故障機理，對于腐蝕和電遷移故障機理的物理模型和加速因子計算方法已經(jīng)比較成熟，但是對于溫度、濕度、振動、電四種應(yīng)力耦合作用下焊點加速因子的計算還沒有相應(yīng)的方法。通過對現(xiàn)有技術(shù)的查新和檢索，國內(nèi)外尚無利用損傷累加關(guān)系原理，本發(fā)明提供一種通過確定焊點在溫度、濕度、振動、電四種應(yīng)力耦合關(guān)系與損傷累加關(guān)系來計算多應(yīng)力耦合作用下電路板上焊點加速因子的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有焊點加速因子計算方法的不足，提供一種多應(yīng)力耦合作用下電路板互連部位加速因子計算方法，該方法是一種基于溫度、濕度、振動、電四種應(yīng)力下電路板上焊點的故障機理與損傷原理，基于修正的線性累加方法，分別對溫度循環(huán)、隨機振動、濕度和電應(yīng)力進行順序的損傷累加，從而獲得焊點在綜合應(yīng)力下的故障物理模型，實現(xiàn)加速因子的計算。這種方法能夠在利用故障物理的方法較為準確的計算加速因子，為準確評估電子產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)壽命提供依據(jù)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，首先確定電路板上各類封裝元器件在溫度循環(huán)和隨機振動耦合作用下的損傷累加公式，并計算這兩種條件耦合作用下焊點疲勞裂紋擴展的壽命；其次確定溫度循環(huán)、隨機振動與濕度耦合作用下的損傷累加公式以及壽命計算方法；第三確定溫度循環(huán)、隨機振動、濕度與電應(yīng)力四種應(yīng)力條件耦合作用下的損傷累加公式以及壽命計算方法，最后，確定四種應(yīng)力耦合條件下電路板上焊點加速因子和應(yīng)力組合條件。

電路板上的元器件，通過不同的互連方式形成板級互連，其中包括球柵陣列封裝的元器件，其他表貼封裝類型的元器件和插裝元器件。給定電路板在正常工作情況下的溫度循環(huán)、隨機振動、濕度以及電應(yīng)力剖面或者量值，以及r種電路板加速條件下的溫度循環(huán)、隨機振動、濕度以及電應(yīng)力的耦合情況，即為r種加速耦合應(yīng)力水平，分別計算正常耦合應(yīng)力條件及r種加速耦合應(yīng)力水平下焊點的壽命，進而計算加速因子。本發(fā)明一種多應(yīng)力耦合作用下電路板互連部位加速因子計算方法，其具體步驟如下：

步驟一：計算溫度循環(huán)和隨機振動耦合作用下焊點壽命，計算公式為：