ANSYS的CBGA器件结构优化设计(3)
1.2 SMT焊点可靠性
1.2.1 SMT焊点可靠性的概念
由于如今电子产品体积不断变小且焊点的尺寸也不断变小，但承受着越来越大的电学负荷，所以为了保证SMT产品质量，我们要提高焊点的可靠性。由于陶瓷芯片与树脂基板间热膨胀系数不同而导致焊点的性能严重退化，甚至会造成失效，失效主要由焊点结构、材料特性以及所受载荷决定。
关于焊点可靠性的研究有很多，归纳起来主要有一下几个方面：
（1）新型基板材料的研发：基板的材料性能是影响焊点可靠性的因素之一。基板的机械能合适，那么焊点的应力应变减小，从而焊点的热疲劳寿命提高。如今已经有：42%Ni-Fe合金、Cu-Mo-Cu合金以及石英复合材料等。在使用这些材料的基板后，效果很不错，延长了焊点的寿命。现在还有一种柔性基板，它具有很多优点：减小封装体积、提高封装密度、保持了焊点的电性能等。但它的造价昂贵，工艺复杂，所以并没能广泛地推广开来，所以在这方面的研究还要深化下去。
（2）钎料合金研究：钎料的成分也是影响焊点可靠性的因素。目前普遍的做法是这样的：在锡铅焊料中添加一些合金或稀土元素。由于环保的要求，铅作为非环保元素被限制使用，所以加大了对无铅焊料的研究。如今，无铅焊料合金研制成功，但是仍然要研发新的钎料，还要对其匹配的焊剂，焊接接头的可靠性做进一步的研究。
（3）焊点应力应变分析：电子元器件在受到周期性温度变化一定时间后，焊点会失效，就是因为受到了周期性的应力应变作用。所以，分析焊点在热循环过程的应力应变至关重要，是预测焊点可靠性的根本与基础。应力应变过程比较复杂，只能采用理论分析的方法来处理这个难题，那就是有限元模拟分析。对焊点进行有限元分析，关键是简历结构方程。ANSYS软件可以使用有限元分析方程，经常使用的结构方程式统一型Andnd年塑性结构方程，可以自动求解非线性刚度矩阵，得出焊点应力应变结果。
（4）焊点内部缺陷的影响由于焊接材料复杂，钎焊的接头尺寸小，产生缺陷的可能性很大。一般会产生接头外形不良，芯吸等外部缺陷；也会产生气孔，虚焊等内部缺陷。无论是内部缺陷还是外部缺陷，都会对焊点可靠性产生恶劣影响。不过目前还没有明确的理论和实验来进行证明，所以有待进一步的研究。
（5）焊点结构优化设计：仅从材料角度考虑提升焊点可靠性是有限的，如果能优化焊点的结构来提高其可靠性是一个很好的途径。
1.2.2 SMT研究现状
国外的SMT研究相对来说比较先进，由于SMT的综合性较强，各类科研人员也从不同方面对其进行了研究。目前，国外大致从材料的匹配、焊点的应力分布以及焊料的抗蠕变等方面对其进行研究分析。随着SMT在各种高端领域的应用，人们已经意识到了一个关键的问题：SMT的可靠性。国内的研究相对来说虽然要滞后一些，但是十分的活跃，更多的还是偏向于一些理论研究，主要从有限元分析以及计算机辅助设计（CAD）等方面进行了研究。
1.3研究内容
本文主要对陶瓷球栅阵列（CBGA）的焊点进行了蠕变计算分析，以此来对其可靠度进行评估。在有限元分析方面，采用了ANSYS进行前期的网格划分，通过焊料在一定温度变化下的弹塑性--蠕变计算分析，比较它们在蠕变情况下的应力应变性能从而对其可靠度进行评估，并分析模型中弹塑性、蠕变性对SMT工业的影响。在实际操作中，则需要多次更改器件的尺寸，创建模型，对模型进行分析。
1.4研究意义
（1）为CBGA器件的SMT封装器件提供有效的试验研究数据；
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