[发明专利]一种车联网LCCC芯片焊点热循环与随机振动寿命优化方法

说明书

本发明公开了一种车联网LCCC芯片焊点热循环与随机振动寿命优化方法，通过建立LCCC焊点有限元分析模型仿真模型，分别进行了焊点热循环加载和随机振动加载应力应变有限元分析仿真分析，计算出了焊点热疲劳寿命和随机振动寿命值值；选取焊盘宽度、焊盘长度、间隙高度、钢网厚度作为设计变量，以焊点的热疲劳寿命和随机振动寿命最大为目标，利用正交试验和灰色关联分析相结合的方法对LCCC焊点进行可靠性多目标优化设计，最终设计出使得焊点热循环和随机振动寿命同时最优的参数组合。该方法计算过程简单、能为后期参数优化设计带来方便且优化后的计算结果较为理想，为LCCC焊点结构参数设计提供科学指导。

技术领域

本发明涉及车联网微电子封装可靠性技术领域，具体是一种基于正交设计和灰关联的车联网陶瓷无引线封装载体(Leadless Ceramic Chip Carrier，LCCC)芯片焊点热循环与随机振动寿命优化方法。

背景技术

车联网(Internet of Vehicles)是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，这些大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不同车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。汽车的OBD接口直接连接汽车电瓶正负极，故采用OBD口取电(24小时长电)成为车联网应用中的一个亮点，但如何控制好休眠管理，不使耗电导致汽车电瓶亏电打不着车，也是一个技术难点。首先，EST527-miniS模块自带熄火休眠功能，且休眠电流低于0.5mA，完全满足低功耗设计需求。其次，当汽车点火启动时，EST527-miniS模块会随车唤醒，立即进入工作模式。而且，在EST527-miniS模块被唤醒时,还会通过RUN_INT引脚对外输出一个时长为200ms的低电平脉冲信号，以通知外部设备或上位机该汽车启动讯号。目前新出的高配车，都带有发动机自动启停功能，在等红灯时会自动关闭发动机达到节能环保目的。针对这一功能，ESTS27-miniS做了特别设计，自动智能识别带发送机自动启停功能的车辆，达到启停状态下不会中断本次行程这一目的。这一技术的发展与LCCC密切相关，且LTCC焊点的寿命直接影响着器件的寿命。LCCC芯片的封装特点是没有引线，在封装的四周有若干个城堡状的镀金凹槽，作为与外电路连接的端点可以直接将它焊到PCB上的金属电极上。这种封装因无引线，故寄生电感和寄生电容都较小。另外由于LCCC采用陶瓷基扳作为封装，故密封性和抗热应力都较好。但LCCC成本高，安装精度高，不适合规模生产，仅在军事及高可靠领域用的表面组装集成电路中采用，如微处理器单元，门阵列和存储器等。陶瓷封装器件的生产历史比塑封器件要长，做成表面组装形式时，通常将端子的电极用印刷烧结的方法做在载体的侧面或者底面。当与电路板组装连接时，因载体电路板与基板焊盘间不存在缓冲作用，故连接部位易受到组装应力的影响。另外，陶瓷封装器件的生产工艺要求高，价格也比塑封装高得多。因此20世纪80年代前后，塑封器件以其优越的性能/价格比在SMT市场上占有绝对优势，得到广泛的应用，但是陶瓷封装器件也有优越性，它属于密封性器件，具有良好的导热性能和耐腐蚀性，能在恶劣的环境条件下可靠地工作，它地环境工作温度可达－55℃～+125℃。因此它在军事通讯设备，航空，航天，船舶等尖端和恶劣环境的设备中得到广泛的应用。

近年来有学者对LCCC焊点进行了相关研究如文献

一、任凭,王宁宁.大尺寸LCCC封装器件装联研究[J].电子工艺技术，2017，38(4)：215-218.

二、李雪，王泽锡.某LCCC器件焊点开裂原因分析及工艺改进[J].电子工艺技术，2013,33(4):348-352.

三、LCCC器件高可靠性焊接工艺研究[J]山西电子技术，2017，(1):78-80.