超薄芯片疊層封裝熱可靠性分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、多芯片疊層封裝是目前流行的3D封裝主要技術(shù)之一。由于盡量保持封裝體總厚度不變,單層芯片就要求越薄,芯片拉伸強(qiáng)度相應(yīng)就會(huì)很小。在熱應(yīng)力作用下超薄芯片可靠性問題顯得更為重要,比如極易出現(xiàn)翹曲、開裂等失效現(xiàn)象。這些問題主要是由各種封裝材料性能和幾何尺寸不匹配,以及封裝過程中溫度分布不均勻性等多種因素引起的,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響器件可靠性、焊接性能以及成品率等,成為電子封裝技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的障礙。目前國內(nèi)大多是以單個(gè)芯片封裝為研究對(duì)象,對(duì)多層超薄芯片疊層

2、封裝的可靠性問題研究很少見,故很有必要對(duì)此種類型封裝器件的可靠性問題進(jìn)行探討。
　　本文筆者選取一種典型的QFN(Quad Flat No-lead Package)形式的六層超薄芯片疊層封裝器件為研究對(duì)象。利用通用有限元軟件建立器件的三維有限元模型。分析了在回流焊和溫度循環(huán)載荷下器件的翹曲和熱應(yīng)力分布情況;在以上模擬分析的基礎(chǔ)上,研究了模塑封材料參數(shù)特性以及部分封裝材料厚度變化對(duì)器件中疊層超薄芯片的翹曲和熱應(yīng)力的影響;利用均勻試

3、驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及均勻設(shè)計(jì)軟件對(duì)器件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明:
　　(1)底層超薄芯片上等效應(yīng)力最為集中。越靠上芯片應(yīng)力值越小,即最底層芯片為整個(gè)封裝體結(jié)構(gòu)中較容易出現(xiàn)失效的部位;從封裝體中心往外,越靠近邊角,變形越嚴(yán)重,即整個(gè)封裝體四角向下翹曲,呈現(xiàn)凸形。超薄芯片組與整個(gè)封裝體的翹曲趨勢(shì)保持一致,且最大值出現(xiàn)在最上層芯片邊緣處。
　　(2)基于模塑封溫度相關(guān)特性和線彈性下的芯片應(yīng)力值與翹曲值均高于基于粘彈性模式下時(shí)的值,