封裝材料界面強度分析與測試.pdf

1、封裝器件界面強度的可靠性問題一直是微電子行業(yè)研究的熱點,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度尤為重要,本文運用實驗與仿真相結(jié)合的方式研究了溫度與界面強度的對應(yīng)關(guān)系,并針對現(xiàn)階段運用較為普遍的疊層CSP封裝形式,運用有限元仿真軟件對其進行了熱循環(huán)條件界面強度可靠性分析。主要研究內(nèi)容包括:
　　1.本文對各種界面強度的測試方法進行了綜合比較分析,目的是找到一

2、種簡單、準確的測試方法,為后面的分析做好準備。
　　2.制備了四點彎曲實驗所需的試驗樣品模型,實驗樣品分別在25℃、40℃、60℃、85℃、150℃進行了彎曲實驗測試,通過實驗獲得了不同溫度下力與位移的實驗參數(shù).建立了四點彎曲樣品的2D有限元參數(shù)化模型,運用有限元仿真分析軟件結(jié)合實驗參數(shù),獲得了不同溫度下樣品界面的界面強度值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效情況。對

3、疊層CSP器件的各個界面進行了有限元模擬,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度方法相比,四點彎曲法更加簡單、準確,通過四點彎曲試驗,獲得了求界面強度值所需的試驗數(shù)據(jù)。(2)有限元仿真結(jié)合實驗數(shù)據(jù)求出了樣品在不同溫度下對應(yīng)的界面強度值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,溫度對界面強度值有很大的影響,伴隨著溫度的升高,界面強度值明顯減少。(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