QFN器件的熱可靠性與散熱分析.pdf

1、環(huán)氧模塑封(EMC)材料已廣泛應(yīng)用于微電子封裝,為集成電路芯片提供機(jī)械支撐并保護(hù)集成電路芯片免受化學(xué)危害。EMC的力學(xué)行為不僅依賴于溫度,而且還具有強(qiáng)烈的時(shí)間依賴性,只有正確地表征材料的粘彈性特性,才能在有限元分析中得到較為準(zhǔn)確模擬結(jié)果。本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“微電子封裝中的界面層裂失效和界面強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)方法”,對(duì)四方扁平無(wú)引腳封裝(QFN)器件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)優(yōu)化和分析。任何電子器件及電路在使用過(guò)程中都不可避免地伴隨有熱量

2、的產(chǎn)生,提高電子產(chǎn)品的可靠性和電性能,就必須改善器件的散熱,使熱量盡可能減少。目前對(duì)器件級(jí)散熱分析的文章較少,但對(duì)微電子封裝器件的散熱研究又十分必要,本文選用四方扁平無(wú)引腳封裝器件進(jìn)行了散熱分析。
　　本文首先利用“微納米電子封裝技術(shù)中心”的動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀測(cè)試環(huán)氧模塑封(EMC)材料的儲(chǔ)能模量E′、損耗模量E″以及損耗角正切tanδ等參數(shù),使用熱機(jī)械分析儀測(cè)定了環(huán)氧模塑封試樣隨溫度變化的尺寸變化量,通過(guò)擬合獲得了有限元軟件所需的粘

3、彈特性參數(shù)。
　　許多研究論文為了簡(jiǎn)便,常將EMC簡(jiǎn)化為僅與溫度相關(guān)的彈性材料或彈性材料,但EMC其實(shí)為粘彈性材料,為了說(shuō)明EMC基于三種材料模型(粘彈性、僅與溫度相關(guān)的彈性、彈性)時(shí)的區(qū)別,本文通過(guò)有限元軟件MSC.Marc分別模擬了QFN器件在溫度循環(huán)過(guò)程中的最大熱應(yīng)力及翹曲變形程度,并分析了熱膨脹系數(shù)對(duì)封裝器件最大熱應(yīng)力和翹曲變形的影響。
　　選定QFN器件的八個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件MINITAB,基于析因