封裝材料界面強(qiáng)度分析與測試.pdf

1、封裝器件界面強(qiáng)度的可靠性問題一直是微電子行業(yè)研究的熱點(diǎn),而且溫度變化引起的界面開裂失效也是微電子封裝器件失效的主要形式之一。因此,找到一種合適的方法研究封裝器件的界面強(qiáng)度尤為重要,本文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方式研究了溫度與界面強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系,并針對現(xiàn)階段運(yùn)用較為普遍的疊層CSP封裝形式,運(yùn)用有限元仿真軟件對其進(jìn)行了熱循環(huán)條件界面強(qiáng)度可靠性分析。主要研究內(nèi)容包括:
　　1.本文對各種界面強(qiáng)度的測試方法進(jìn)行了綜合比較分析,目的是找到一

2、種簡單、準(zhǔn)確的測試方法,為后面的分析做好準(zhǔn)備。
　　2.制備了四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)所需的試驗(yàn)樣品模型,實(shí)驗(yàn)樣品分別在25℃、40℃、60℃、85℃、150℃進(jìn)行了彎曲實(shí)驗(yàn)測試,通過實(shí)驗(yàn)獲得了不同溫度下力與位移的實(shí)驗(yàn)參數(shù).建立了四點(diǎn)彎曲樣品的2D有限元參數(shù)化模型,運(yùn)用有限元仿真分析軟件結(jié)合實(shí)驗(yàn)參數(shù),獲得了不同溫度下樣品界面的界面強(qiáng)度值Gc。
　　3.基于內(nèi)聚力模型(CZM)方法,研究了疊層CSP器件在熱循環(huán)條件下脫層開裂的實(shí)效情況。對

3、疊層CSP器件的各個界面進(jìn)行了有限元模擬,由此確定了較易出現(xiàn)脫層開裂失效的界面,并針對該界面,以提高封裝器件的抗脫層能力為目的,對影響器件脫層開裂失效的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析,得出了提高器件抗脫層能力的方案。
　　研究結(jié)果表明:(1)與其它的測試界面強(qiáng)度方法相比,四點(diǎn)彎曲法更加簡單、準(zhǔn)確,通過四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),獲得了求界面強(qiáng)度值所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。(2)有限元仿真結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出了樣品在不同溫度下對應(yīng)的界面強(qiáng)度值Gc,25℃、40℃、60℃、

4、85℃、150℃對應(yīng)的Gc值為:0.0212、0.011、0.0069、0.0041、0.0015(單位都是32e?J/mm),通過數(shù)據(jù)對比能夠清楚的看出,溫度對界面強(qiáng)度值有很大的影響,伴隨著溫度的升高,界面強(qiáng)度值明顯減少。(3)仿真中,獲得了各個界面層的Damage值,各個界面的最大Damage值分別為:0.2055,0.403和0.4635,Cu基板與粘結(jié)劑層的Damage值最大,其次是芯片與底層粘結(jié)劑層,最小是第二層芯片與粘結(jié)劑層