Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/1615
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dc.contributor.advisor簡瑞與zh_TW
dc.contributor.author凌啟文zh_TW
dc.contributor.authorLing, Chi-Wenen_US
dc.date2000zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-05T11:41:15Z-
dc.date.available2014-06-05T11:41:15Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/1615-
dc.description.abstract摘要 本文旨在探討塑膠球腳格狀陣列構裝元件(Mini-BGA)在實地使用時之功率負載作用下,針對不同散熱型式對Mini-BGA熱潛變破壞時間之影響,並由其中設計出可代替散熱片的散熱型式,以符合低成本、容易構裝、空間性佳的構裝型式,以增加未來競爭力。本文以有限元素分析軟體ANSYS進行3-D有限元素分析模擬,在分析中並加入錫球之黏塑材料非線性性質,且以不增加構裝體尺寸為原則(未來輕、薄、短、小的趨勢),對電子構裝元件Mini-BGA作不同的散熱型式分析模擬,利用潛變破壞時間方程式,研究其對實地使用時熱潛變破壞時間之影響與預測。 研究結果顯示,離電子構裝元件中心最遠處之錫球最先發生熱潛變破壞,其破壞方式為元件從印刷電路板(PCB)上剝離,對於Mini-BGA之最初設計而言,在實地使用下有大約5.6年之可靠度,而散熱型式中,以構裝元件環氧樹脂封膠體上方黏貼薄銅片為最佳,在實地使用下有大約7.3年之可靠度,不僅可代替散熱片,並且符合低成本、容易構裝、空間性佳的構裝原則。因此,藉由此分析結果供業界作為設計分析模式及成本的參考,具有實質的助益。zh_TW
dc.description.abstractAbstract The major goal of the present study is to investigate the reliability of Mini-BGA packaging under the normal usage loading.The criteria of the packaging is determined based on the thermal creeping damages that occur between the solder ball and PCB.The solder balls are treated as viscoplastic material and to stress-strain relation is based on Anand''s model.For the purpose of improve the reliability of Mini-BGA packaging ,a number of heat dissipation devices were also designed and attached on the packaging.It is attempted to seek an optimum way of heat dissipation of such packaging.The 3-D finite element model is established for the analysis of temperature,thermal stress,and thermal strain variations throughout the packaging.Heat is generated at die and then transfers through die adhesive,EMC,substrate,solder ball,PCB,and finally carried away by forced air flow.For the original-designed Mini-BGA,it is found that the thermal creeping failure occurs at the solder balls located at outmost corner relative to center of die.Under the normal usage condition,the solder ball is estimated to be reliable in approximate 5.6 years. The thermal creeping failure of solder ball in Mini-BGA with several types of heat dissipation devices are also investigated.It is found that the most effective way of extending the reliability of Mini-BGA is that a thin copper plate directly attaching on the EMC.By this way,the solder ball is found to be reliable in 7.3 years.Moreover,it is easy for packaging,low cost,and no increase in space usage.en_US
dc.description.tableofcontents中文摘要 ………………………………………………Ⅰ 英文摘要 ………………………………………………Ⅱ 目錄 ………………………………………………Ⅲ 表目錄 ……………………………………………Ⅴ 圖目錄 ……………………………………………Ⅶ 符號說明 ……………………………………………Ⅸ 目錄 第一章 緒論 …………………………………………1 1.1 前言 …………………………………………1 1.2 文獻探討 ……………………………………2 1. 3 研究動機與目的 ……………………………4 第二章 理論基礎 ……………………………………5 2.1 問題敘述與基本假設 ………………………5 2.2 數學模式 ……………………………………5 2.2.1 熱傳導模式 ……………………5 2.2.2 結構熱應力與變形模式 ………6 第三章 數值方法 ……………………………………11 3.1 ANSYS熱傳、結構熱應力與變形分析流程 …11 第四章 結果與討論 …………………………………15 4.1 泛用Mini-BGA之熱潛變分析 …………15 4.2 不同散熱裝置與構裝設計之Mini-BGA之熱 潛變分析…………………………………18 4.2.1 案例一之設計之熱潛變分析結果……18 4.2.2 案例二之設計之熱潛變分析結果……19 4.2.3 案例三之設計之熱潛變分析結果……20 4.2.4 案例四之設計之熱潛變分析結果……20 4.2.5 案例五之設計之熱潛變分析結果……21 4.2.6 案例六之設計之熱潛變分析結果……22 4.3 最佳化散熱裝置之設計之熱潛變分析結果…23 4.4 結論與建議……………………………………25 參考文獻 ………………………………………………………27 表目錄 表2.1:錫球(62Sn36Pb2Ag)非線性材料參數及含意表---------29 表2.2:潛變破壞時間方程式之錫球(62Sn36Pb2Ag)材料形變常數值------------------------------------------------29 表4.1:原設計(為目前泛用之Mini-BGA模型)之幾何尺寸關係表--------------------------------------------------30 表4.2:原設計之材料性質----------------------------------30 表4.3:錫球部分以結構線性元素及結構材料非線性元素作分析時在等值應力上之結果比較--------------------------31 表4.4:不同對流熱傳係數時,錫球潛變破壞起使處之溫度值比較-------------------------------------------------31 表4.5:原設計在h=90(W/㎡℃)時之錫球溫度與等值應力值---31 表4.6:案例一設計之幾何尺寸關係表------------------------32 表4.7:案例一設計之材料性質------------------------------32 表4.8:案例一_環氧樹脂封膠體嵌入銅片設計與原設計比較-----32 表4.9:案例二設計之幾何尺寸關係表------------------------32 表4.10:案例二設計之材料性質-----------------------------33 表4.11:案例二_環氧樹脂封膠體粘貼散熱片設計與原設計比較--33 表4.12:案例三設計之幾何尺寸關係表-----------------------33 表4.13:案例三設計之材料性質-----------------------------34 表4.14:案例三_環氧樹脂封膠體內部嵌入帽形銅片設計與 原設計比較------------------------------------34 表4.15:案例四設計之幾何尺寸關係表-----------------------34 表4.16:案例四設計之材料性質-----------------------------35 表4.17:案例四_環氧樹脂封膠體外部嵌帽形銅片設計與原設計比較----------------------------------------------35 表4.18:案例五設計之幾何尺寸關係表-----------------------35 表4.19:案例五設計之材料性質-----------------------------36 表4.20:案例五_基板與印刷電路板間填充傳熱膠材質設計與原設計比較------------------------------------------36 表4.21:案例六設計之幾何尺寸關係表-----------------------37 表4.22:案例六設計之材料性質-----------------------------37 表4.23:案例六_環氧樹脂封膠體上方黏貼薄銅片設計與原設計比較----------------------------------------------38 表4.24:綜合全部設計之分析結果比較-----------------------39 表4.25:最佳化散熱裝置設計與原設計及散熱片設計之比較-----39 圖目錄 圖1.1:歷年及未來全球BGA產能統計(資料來源:Alphasem)--40 圖3.1(a):Mini-BGA(48 I/O)之3D-1/4對稱模型分割網目圖----41 圖3.1(b):Mini-BGA(48 I/O)之錫球部分3D-1/4對稱模型分割網 目圖------------------------------------------41 圖3.2:ANSYS熱傳、結構熱應力與變形分析流程---------------41 圖4.1:原設計(泛用Mini-BGA 48 I/O)之幾何模型及設計示意圖 ------------------------------------------------42 圖4.2:原設計在h=90(W/㎡℃)時之分析結果等高線圖-------42 圖4.3:等值應力對潛變破壞時間影響圖----------------------43 圖4.4:原設計在h=90(W/㎡℃)時,整體元件之溫度分佈圖---43 圖4.5:案例一設計之幾何模型及設計示意圖------------------44 圖4.6:案例一設計之整體元件之溫度分佈圖------------------44 圖4.7:案例二之幾何模型及設計示意圖(僅在環氧樹脂封膠體上黏貼散熱片,其他設計均與原設計同。)-------------45 圖4.8:案例二設計之整體元件之溫度分佈圖------------------45 圖4.9:案例三之幾何模型及設計示意圖(僅在環氧樹脂封膠體內嵌入帽形銅片,其他設計均與原設計同。)-----------46 圖4.10:案例三設計之整體元件之溫度分佈圖-----------------46 圖4.11:案例四設計之幾何模型及設計示意圖-----------------47 圖4.12:案例四設計之整體元件之溫度分佈圖-----------------47 圖4.13(a):案例五設計(A)之幾何模型及設計示意圖--------48 圖4.13(b):案例五設計(B)之幾何模型及設計示意圖--------48 圖4.14:案例五設計之錫球發生潛變破壞之位置與介面示意圖---49 圖4.15:案例五設計之整體元件之溫度分佈圖-----------------49 圖4.16:案例六設計之幾何模型及設計示意圖-----------------50 圖4.17(a):案例六設計(A)之整體元件之溫度分佈圖-----------50 圖4.17(b):案例六設計(B)之整體元件之溫度分佈圖-----------51 圖4.17(c):案例六設計(C)之整體元件之溫度分佈圖-----------51 圖4.17(d):案例六設計(D)之整體元件之溫度分佈圖-----------51 圖4.18:原設計與案例二(B)及案例六(D)之熱潛變壽命比較-----52 圖4.19:錫球與基板部分之溫度與變形示意圖-----------------53 圖4.20:錫球與PCB部分之溫度與變形示意圖-----------------53 圖4.21:錫球與基板及PCB部分之溫度與變形示意圖-----------53zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher機械工程學系zh_TW
dc.subjectthermal creepingen_US
dc.subject熱潛變zh_TW
dc.subjectviscoplastic materialen_US
dc.subjectMini-BGAen_US
dc.subjectreliabilityen_US
dc.subject黏塑材料非線性zh_TW
dc.subject塑膠球腳格狀陣列構裝元件zh_TW
dc.subject可靠度zh_TW
dc.title電子構裝元件Mini-BGA之熱潛變分析zh_TW
dc.titleThermal Creep-rupture Analysis of Electric Packaging Component for Mini-BGAen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.fulltextno fulltext-
item.languageiso639-1en_US-
item.grantfulltextnone-
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