球栅阵列封装(BGA)技术作为一种先进的集成电路芯片封装技术,能够使集成电路芯片在传输数据过程有更高的传输效能,更低的芯片功耗。BGA技术中起连接芯片与电路板之间桥梁作用的金属焊球的性能决定了封装后芯片的使用性能。采用均匀液滴喷射(UDS)技术制备的焊球由于其独特的优异性能获得了广泛关注。随着计算机技术的不断发展,利用元胞自动机方法来研究金属的凝固过程也广为采用。然而,基于元胞自动机方法模拟UDS制备工艺中BGA锡铅焊球的枝晶凝固过程刚刚处于起步阶段。由于该凝固过程的特殊性和复杂性,在建模的过程中仍存在许多问题有待研究和解决。本文建立了基于元胞自动机的UDS制备工艺中BGA锡铅焊球凝固的模拟方法。该模拟方法充分考虑了锡铅焊球的球状边界形貌,溶质守恒条件,液滴表面的散热速率以及液滴内部固液界面处凝固潜热释放对锡铅液滴整体温度的影响。分别对假设了液滴内部温度分布均匀且不变的理想条件下和UDS制备工艺中BGA锡铅焊球的枝晶凝固过程进行了模拟研究,并对模拟结果做了比较分析。讨论了在上述理想条件下BGA锡铅焊球的过冷度和界面能各向异性参数对枝晶生长的影响。较大的过冷度会加快枝晶固液界面推进的速度,使枝晶的形貌更为粗壮,枝晶的分枝过程更为复杂;低界面能各向异性强度会维持等轴晶生长过程的形貌稳定,增加界面能各向异性强度会使等轴晶的形貌变得不规则和更复杂。讨论了UDS制备工艺中冷却速率和腔室气体温度对锡铅焊球枝晶凝固的影响。冷却速率越高,过冷度越大,枝晶尖端推进的速度也更快。气体温度越高,BGA锡铅焊球与外界的温差越低,冷却速率越小。