混合多物理場仿真方法及其在封裝中的可靠性應用研究.pdf

1、半導體制造技術的不斷發(fā)展使得芯片功能更加豐富,芯片所承載的信號傳輸量、芯片的引腳數(shù)不斷增加。目前,電子技術的發(fā)展方向已經(jīng)由一個組件的開發(fā)進入到整合多個組件的階段,在該方向引導下,系統(tǒng)級封裝(SIP)技術發(fā)展起來并逐步成為研究熱點。SIP封裝技術可將多個各類具有不同功能不同型號的有源或者無源器件以及成型的芯片組裝成具有多功能的單個器件或形成單個有多種功能的系統(tǒng),SIP具有良好的工藝兼容性,低成本,開發(fā)周期短等優(yōu)點,未來市場廣闊,是當前研究

2、的熱點。
　　但是,系統(tǒng)級封裝同樣面臨巨大的挑戰(zhàn),一些關鍵的基礎性的問題亟待解決和改進,例如系統(tǒng)級封裝的可靠性。系統(tǒng)級封裝一般都工作在較高頻率下,芯片種類和元件種類很多,系統(tǒng)封裝集成密度高,特別是在三維堆疊技術的廣泛應用下,功率密度大大增加,使得系統(tǒng)溫度逐步升高。由于材料的屬性極大程度受溫度影響,隨之帶來熱應力問題,當熱應力超過材料的屈服強度(yield strength)時,電子器件會以斷裂等方式失效從而導致封裝結(jié)構被破壞。因此

3、,對封裝進行熱應力耦合分析可以檢測封裝工藝的好壞以及結(jié)構的合理性,這對研究系統(tǒng)級封裝可靠性有重大意義。
　　本文研究了一種新型的圓片級系統(tǒng)級封裝結(jié)構的可靠性,同時還對一大功率 LDMOS器件封裝中的互連以及鍵合線進行了電熱力分析,解釋了相關的實驗現(xiàn)象,定量地計算了由于熱膨脹所產(chǎn)生的位移。本文采用混合物理場仿真方法解決電、熱、力之間的耦合問題。針對該方法采用了混合時域有限元數(shù)值方法以及MPI/OPENMP并行計算方法,編寫了相應的程