不同溫度環(huán)境下POP堆疊封裝可靠性研究.pdf

1、由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體工業(yè)跟隨著取得了持續(xù)的進(jìn)步。封裝測試作為半導(dǎo)體工業(yè)的重要部分，對IC產(chǎn)品的整體性能和品質(zhì)起到至關(guān)重要的作用。如今移動(dòng)電子設(shè)備市場迅猛發(fā)展，許多手機(jī)、平板電腦、相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品都開始涉及POP（package-on-package）形式的封裝，其可靠性受到的重視程度越來越高。更多的新產(chǎn)品要求提升產(chǎn)品性能的同時(shí)縮小產(chǎn)品的尺寸，POP的出現(xiàn)滿足了這樣的要求，開始獲得廣泛應(yīng)用。但是由于封裝密度的不斷提高，電子產(chǎn)品

2、在使用過程中會(huì)因熱量累積而影響其可靠性。本文針對POP封裝在溫度環(huán)境下的可靠性進(jìn)行了研究，主要做了如下工作：
　　利用實(shí)驗(yàn)方法測試了14mm POP芯片在溫度沖擊環(huán)境下的應(yīng)變特性，得出芯片頂層和底層焊點(diǎn)的應(yīng)變值大小。對14mm和15mm POP芯片進(jìn)行了溫度循環(huán)與溫度沖擊離線耦合環(huán)境下的測試，得出芯片頂層和底層焊點(diǎn)應(yīng)變值大小。無論溫度沖擊環(huán)境還是離線耦合環(huán)境，POP頂層焊點(diǎn)和底層焊點(diǎn)應(yīng)變都呈現(xiàn)出周期性變化規(guī)律，在沖擊過程中應(yīng)變變化

3、較大，而且底層焊點(diǎn)的應(yīng)變整體上大于頂層焊點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)變值大小可得出其相應(yīng)的可靠性壽命。通過POP溫度沖擊環(huán)境下有限元模擬分析得知，應(yīng)力主要集中在焊點(diǎn)和芯片。底層芯片最大應(yīng)力大于頂層的兩塊芯片。底層焊點(diǎn)應(yīng)力整體上大于頂層焊點(diǎn)，且底層焊點(diǎn)應(yīng)力最大值在最外圈角端焊點(diǎn)上。
　　對相同芯片在溫度沖擊和離線耦合環(huán)境下的應(yīng)變變化進(jìn)行對比分析，溫度沖擊下焊點(diǎn)應(yīng)變從零開始，而離線耦合下應(yīng)變有一個(gè)起始值，說明離線耦合實(shí)驗(yàn)中溫度循環(huán)對其產(chǎn)生了一定的殘余應(yīng)

4、力。離線耦合環(huán)境下焊點(diǎn)應(yīng)變整體上大于溫度沖擊環(huán)境下的應(yīng)變，焊點(diǎn)更容易發(fā)生失效。相同的溫度循環(huán)與溫度沖擊離線耦合環(huán)境下對不同尺寸的封裝測試結(jié)果進(jìn)行了對比分析，14mm POP和15mm POP的應(yīng)變起始值都不為零，15mm POP的應(yīng)變整體上要大于14mm POP的應(yīng)變，尤其是在溫度突變階段，兩者應(yīng)變差值更加明顯。這可能是由于兩種POP的焊點(diǎn)大小和封裝尺寸不同帶來的影響。
　　綜上所述，本文通過實(shí)驗(yàn)測試和模擬的方法對溫度環(huán)境下POP