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三維模型S/N比反應圖 於模型Y方向線段切割數目 66374 58474 48 10 8 Case5 52892 45487 48 8 6 Case4 45562 38527 36 6 6 Case3 33896 27384 24 4 4 Case2 29978 23776 12 3 4 Case1 節點數目 元素數目 錫球 FR-4 基板 個案 最外側錫球中心點於1788秒高溫與2688秒低溫下之各分佈圖 構裝體之變形分佈圖 最外側錫球等效應力分佈圖 最外側錫球等效應變分佈圖 網 格 元 素 數 目 高溫時網格元素數目與構裝體等效應變之關係圖 低溫時網格元素數目與構裝體等效應變之關係圖 模 型 之 網 格 收 斂 分 析 五個案例分析結果之構裝體變形，及錫球之等效應力與等效應變之分佈如圖所示 (Case 4)。 最大翹曲位置發生在構裝體最遠處，即印刷電路板對角線上方處。 最大等效應變發生在構裝體最外側錫球處。 由圖可知元素數目為45487個(Case 4)時已趨近於收斂，即能得到相當精確的結果。 模型在熱循環負載之探討 構裝體最大翹曲與時間關係圖。 最外側錫球等效應力與時間關係圖。 最外側錫球等效應變與時間關係圖。 而最外側錫球中心點剪應力與時間關係圖。 最外側錫球中心點剪應變與時間關係圖。 由最外側錫球中心點剪應力與剪應變之遲滯曲線，可知當達到第五個溫度循環時已收斂良好 。 模型在熱循環負載之關係圖 最外側錫球等效應力與時間關係圖 最外側錫球等效應變與時間關係圖 最 外 側 錫 球 中 心 點 各 種 關 係 圖 最外側錫球中心點剪應力與時間關係圖 (上) 最外側錫球中心點剪應變與時間關係圖 (右上) 最外側錫球中心點剪應力與剪應變之遲滯曲線圖(右下) 五 種 FCCSP 構 裝 體 模 型 計算外側錫球之疲勞壽命 原設計模型 模型基板為BT-Resin 模型基板為High-α Ceramics 模型封膠為Mold Resin (Epoxy Molding Compound) 模型封膠為Potting Resin等五種模型 其材料機械性質如表所示 並利用ANSYS進行模擬，計算在溫度循環負載下，最外側錫球之疲勞壽命。 五 種 構 裝 體 分 析 模 型 原設計模型 模型封膠為Mold Resin 模型封膠為Potting Resin 基板為High-α Ceramics模型 基板為BT-Resin模型 各元件材料機械性質 註1：無鉛錫球96.5Sn3.5Ag之楊氏模數在-40℃、25℃、50℃及125℃下分別為47,200 MPa、29,525 MPa、24,700 MPa及16,850 MPa。 註2：機械性質為溫度T之函數，其值會隨溫度而變化，而T是以℃為單位。 12.4 0.30 10700 Potting resin 10 7.0 0.30 26000 Mold resin 9 11.5 0.23 110000 High-α ceramics 8 14.6 0.20 23500 BT-Resin(BT-832) 7 21.85+0.02039T 註2 0.4 註1 96.5Sn3.5Ag 6 18 0.28 22000 FR-4 5 14.2 0.425 77250 Gold 4 5.3 0.22 275900 Al2O3 3 24 0.33 10300 Underfill 2 2.8 0.30 131000 Si 1 熱膨脹係數 α (ppm/℃) 波松比v 楊氏模數 E (MPa) 材料名稱 元件 高溫時構裝體之變形分佈圖 (上) 高溫時最外側錫球等效應力分佈圖 (右上) 高溫時最外側錫球等效應變分佈圖 (右下) 基板為ＢT－Resin高溫時分佈圖 低溫時構裝體之變形分佈圖 (上) 低溫時最外側錫球等效應力分佈圖 (右上) 低溫時最外側錫球等效應變分佈圖 (右下) 基板為ＢT－Resin低溫時分佈圖 基板為ＢT－Resin各種關係圖 五種模型疲勞壽命之比較 20 20 31140 43325 49 疲勞壽命 0.0822 0.08112 0.003928 0.003427 0.05661 應變範圍 Potting resin封膠(t=0.8mm) Mold resin 封膠t=0.8mm) High-α ceramics 基板 BT Resin基板 原設計模型 五種模型疲勞壽命之比較 原設計模型之基板為Al2O3陶瓷，其楊氏模數比BT-Resin與High-α Ceramics大，而熱膨脹係數卻較小，比較不易熱變形，與其他元件之不匹配較大，故其疲勞壽命比模型基板為BT-Resin與High-α Ceramics小很多。 BT-Resin的熱膨脹係數比High-α Ceramics的熱