高密度CCGA封装振动疲劳可靠性仿真与寿命预测

作者：冯政森; 孙晓冬; 顾林; 曾燕萍; 黎蕾

来源：导航与控制, 2022, Z1: 225-233.

• 陶瓷柱栅阵列封装
• 振动疲劳
• 可靠性
• 有限元仿真
• 寿命预测

高密度陶瓷柱栅阵列(Ceramic Column Grid Array, CCGA)封装振动可靠性要求较高，由于管脚排布紧密，在振动条件下焊柱根部发生断裂等失效后难以检测，缺乏有效实用的风险评估手段。针对高密度微系统封装结构，在微系统板级建模的基础上采用频域仿真方法提取CCGA焊柱的频率响应，较好地完成了模型简化和随机振动载荷输入，得到了焊柱和印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)的三区间应力应变分布，并利用结构的功率谱密度对该CCGA封装进行了寿命预测，对不同高度和直径的焊柱进行了对比，得出了焊柱高度和直径参数的优化趋势。对某高密度CCGA封装微系统的振动疲劳仿真分析表明，焊柱和PCB板在振动试验条件下的最大应力分别为32.4MPa和45.6MP,小于材料的许用应力。同时，预测了封装结构的振动疲劳寿命，通过对焊柱的高度和直径进行仿真优化，焊柱的振动疲劳寿命综合提升了13%,有效保证了封装结构的振动疲劳可靠性。

• 单位
  中国电子科技集团公司第五十八研究所