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随着IC封装I/O端口总数及密度的增大,CBGA和CCGA的封装形式在高科技领域得到越来越多的应用。由于陶瓷基板与PCB板CTE的差异,导致热循环可靠性问题成为制约高密度CBGA封装发展的瓶颈。而CCGA结构由于增大了陶瓷基板和PCB板的间距,可以有效地缓解热失配效应,从而表现出更高的热可靠性。针对国内大尺寸、高密度CCGA封装结构可靠性研究缺乏的现状,通过有限元分析和实验对影响CCGA二级封装可靠性的结构因素进行研究。利用ANSYS有限元软件对34×34阵列不同结构参数的CCGA在热循环条件下的应力应变情况进行模拟,根据具体的疲劳寿命预测方程预测了焊点的疲劳寿命,通过统计学的方法分析了各结构参数的变化对CCGA疲劳寿命的影响,建立了关于各结构参数的疲劳寿命预测的线性回归方程。设计了热循环过程中的失效监测电路及CCGA二级安装过程中必需的模具,制定了安装工艺,并制备了CCGA二级封装试样,进行热循环疲劳加速实验,对比实验及模拟结果,对CCGA结构可靠性进行评估。研究结果表明:热循环过程中,CCGA结构边缘焊柱的应力应变水平较高,最先发生失效;随着焊柱DNP的增加,应力应变水平呈现线性增加的趋势;焊点的应力及应变随时间呈现周期性变化,且在前几个周期趋于稳定,蠕变是决定焊点疲劳寿命的主要因素;焊点与基板、PCB板及焊柱接触位置存在较大的应力集中,将成为裂纹出现的起始位置;基板与PCB板的CTE差、相邻焊柱节距和基板厚度是影响CCGA结构疲劳寿命的主要因素;减小基板与PCB板间的CTE差、焊柱间距、基板厚度和焊柱直径,增大焊柱高度都有利于CCGA热可靠性的提高;陶瓷基板尺寸控制精度、二级安装对准精度、镀层厚度及回流焊参数等是CCGA二级封装试样过早失效的主要影响因素;热循环实验结果与模拟结果一致。