微電子封裝界面屬性與層裂預(yù)測研究.pdf

1、封裝器件本質(zhì)上是多材料的組合體。在制造過程中不同材料間的匹配性差是引起封裝器件熱機(jī)械失效的主要原因之一。本文主要對封裝器件由材料匹配性差引起的界面層裂問題開展研究,具體研究了環(huán)氧模塑封材料(EMC)與銅引線框架構(gòu)成的界面。通過實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法建立了界面屬性與加載模式、溫度之間的關(guān)系,利用有限元法證明了界面參數(shù)計(jì)算方法和內(nèi)聚力法分析方法的正確性和可靠性,并利用有限元法分析了界面參數(shù)對層裂模擬結(jié)果的影響,基于計(jì)算獲得的界面參數(shù)結(jié)合

2、內(nèi)聚力法預(yù)測了封裝器件的界面層裂。研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)層裂斷裂實(shí)驗(yàn)。介紹了適合測試小尺寸、多溫度、多種加載模式的斷裂實(shí)驗(yàn)裝置-改善型的復(fù)合模式彎曲(MMMBT);測試了由EMC與銅引線框架構(gòu)成的樣品在四種加載模式下的層裂實(shí)驗(yàn);建立了界面屬性與加載模式之間的關(guān)系。
　　(2)臨界能量釋放率GC計(jì)算。根據(jù)能量釋放率G作為界面層裂擴(kuò)展的判據(jù),應(yīng)用J積分計(jì)算了四種加載模式下G值;通過裂紋表面位移外推法(CSD

3、EM)建立了G與加載模式之間的關(guān)系,基于此推導(dǎo)出了純拉模式(Mode I)和純剪切模式(Mode II)的G值。
　　(3)內(nèi)聚力法層裂模擬。介紹了雙線性內(nèi)聚力法則,依據(jù)相關(guān)計(jì)算方法確定了界面層裂模擬的界面其他相關(guān)參數(shù)-界面剛度值(K)和界面強(qiáng)度值(σ);應(yīng)用內(nèi)聚力法模擬再現(xiàn)了MMMBT層裂實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)性的分析了界面參數(shù)對模擬結(jié)果的影響程度;基于二維和三維的模擬結(jié)果,證明了界面參數(shù)計(jì)算方法和內(nèi)聚力模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性。