关于过去常用的、传统的铅锡，其缺点是：不仅具有毒性，其润湿性、力学性能、热疲劳寿命等都不如合金钎料。为了提高焊点的可靠性，通常在钎料中加入一些稀土元素作为添加剂以此来提高机械性能、蠕变阻力等。含铅电子产品不久将退出市场，电子封装的无铅化已成必然趋势，焊料的无铅化是无铅封装的关键。

2。2无铅钎料性能要求

通常，电子元器件的主要焊接材料都是铅锡共晶焊料。现在为保护环境，要找新的焊接材料来代替，牵连的相关技术很多，也有很大的难度，在这种情况下，想要找出替代铅锡共晶焊料的无铅焊料，必须尽可能的维持原有焊料的特性。焊料特性如下：

（1）不含有对环境污染的物质，毒性要小。

（2）焊料的熔融温度要接近Sn-Pb共晶焊料的熔点，应在200℃左右。

（3）具有良好的导电性，可检修性，有良好的力学性能。

（4）可使用现有的设备，有较好的润湿性。

（5）有足够的强度，可加工性好。

（6）供给充足，成本低廉等。

（7）蠕变断裂寿命和焊点的热疲劳寿命得到显著提高。

2。3 PBGA封装简介

PBGA封装（plastic ball gird array package）是指塑料封装形式，是球栅阵列BGA（ball grid array）封装形式中应用最广泛的一种封装形式，在很多电子产品中都可以见到，比如笔记本里面使用的就是PBGA封装。通常PBGA封装多用BT树脂或者玻璃层压板作为基板，焊球用共晶材料63Sn37Pb，本论文中研究的PBGA封装结构是由芯片、粘结剂、基板、焊球以及PCB组成。有一些PBGA封装为腔体结构，分为腔体朝上和朝下两种。这种带腔体的PBGA是为了增强其散热性能。典型PBGA封装的内部构造如图2-1所示。PBGA封装形式的出现是电子封装技术的一大突破，PBGA封装引线以阵列球的方式从封装基板的底部引出，这样可以安排更多的I／0，同时大大提高封装密度，改进了电性能。

                       图2-1 典型PBGA封装的内部构造

PBGA封装的优点有：

（1）与PCB印刷线路板的热匹配性好，在PBGA结构中，BT树脂或者玻璃层压板的热膨胀系数与PCB板的热膨胀系数约为17ppm/cC，两种材料的CTE比较接近，所以热匹配性好。

（2）成本低廉

（3）电性能良好

（4）对焊球的共面性要求不高。 

2。4本章小结

本章节主要介绍了铅料的使用历史，铅对人体以及环境的危害，电子封装无铅化的发展背景以及发展趋势；无铅钎料的性能要求；本文研究的意义与内容；简单介绍了PBGA封装的简介优点等。 

3 有限元分析

3。1 有限元模拟方法简介 

3。1。1 有限单元法 （ Finite Element Method , FEM ）

随着电子信息技术的高速发展，计算机在日常生活中的普及，大量的现代化计算方法应运而生，其中就包括有限元分析。有限元分析的概念是把需要求解的复杂问题用简单的问题来代替，将复杂的问题简单化其实是利用数学近似的方法对真实的物体进行仿真模拟,有限元最早的应用是在几个世纪之前，比如用多边形（有限个直线单元）来逼近圆求得圆的周长。用有限元单元法来求解问题有三个基本过程：分析对象的离散化，有限元求解，计算结果的后处理三个部分。论文网

有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解，这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替，所以大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元分析从第一次出现在大家的视线中到如今已经有了三十多年的历史，在当下这个社会有着举足轻重的地位。随着计算机技术的不断提高，有限元分析的理论和算法已经变得更加成熟，有限元分析将会是未来一段时期的主流分析方法。 ANSYS+PBGA器件无铅焊点优化设计(8):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_89259.html