BGA芯片的抗剪能力怎么计算？

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伴随着科美单芯片固态硬盘、eMMC芯片的上市，部分客户咨询BGA芯片的抗剪能力，这里把BGA锡球的抗剪力计算方法和相关知识提供如下。
1、 获取BGA芯片焊锡球的直径和数量

如，科美BGA SSD的锡球直径为0.5mm，数量为291；额MMC的锡球直径为0.3mm，数量为153.

2.  计算剪力


F=面积*抗剪强度
以eMMC为例，
剪力=Pi*[(0.3/2/1000)]*[(0.3/2/1000)]*153*70Mpa
=3.14*0.15*0.15*153*70
=756.6615N

3.  计算可用剪力

按照安全系数2来计算，可用剪力
F=756/2=328N
即:在安全系数一倍的情况下，可以剪力为328N。

A=328/9.8
=32Kg
即：在安全系数一倍的情况下，可以剪力相当于32Kg的静止重力。

a=328/0.002/9.8
=16734g
即：在重量为2g，安全系数一倍的情况下，可以剪力相当于可以承受16000g的过载。


同样的，对于BGA291的SSD，其能够承受的过载为：
pi*（0.5/2*0.5/2）/1000000*291*70Mpa
=pi*0.0625*291*70
=3997N

a=3997/0.002/9.8=20395g
即：在重量为2g，安全系数一倍的情况下，可以剪力相当于可以承受20000g的过载。

备注：
上述计算中，0.5mm直径的抗剪强度可以达到80,0.3mm直径的抗剪强度可以达到100.（参考文献1）
计算中均采用70Mpa的保守值。


相关资料：
[1]   薛松柏. BGA封装器件焊点抗剪强度的试验[J]. 焊接学报，2005（26）62-64.
[2]   JESD22-B117A.