摘要：提出一种基于数值模拟的试验设计方法，研究材料属性和几何结构对多圈四边扁平无引脚（Quad flat no-lead，QFN）封装热疲劳寿命的影响，并进行最优因子的组合设计，以提升热疲劳可靠性。采用 Anand 黏塑性本构模型描述无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu的力学行为，建立三维有限元模型分析焊点在温度循环过程中的应力应变，采用Coffin-Manson寿命预测模型计算多圈QFN封装的热疲劳寿命。采用Taguchi试验设计（Design of experiment，DOE）方法建立L27（38）正交试验表进行最优因子的组合设计。采用有限元分析方法对最优因子组合设计结果进行验证。结果表明，印制电路板（Printed circuit board，PCB）的热膨胀系数、焊点的高度和塑封料的热膨胀系数对热疲劳寿命的影响最为显著；初始设计情况下多圈QFN封装的热疲劳寿命为767次；最优因子组合设计情况下的热疲劳寿命提高到4165次，为初始设计情况下的5.43倍。

关键词：多圈qfn封装 数值模拟 热疲劳寿命 试验设计 

单位：北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京100124 天水华天科技股份有限公司封装技术研究院 天水741000