PoP堆疊芯片組件的振動疲勞可靠性研究.pdf

1、隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及大規(guī)模集成電路的普及，微電子技術(shù)也逐步形成和發(fā)展起來。微電子器件在電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，尤其是在各種移動設(shè)備中。在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用的過程中，微電子器件不可避免地會受到機(jī)械振動的影響，引起封裝焊點(diǎn)失效，縮短設(shè)備的使用壽命。調(diào)查研究表明，封裝焊點(diǎn)受應(yīng)力作用而引起的開裂是微電子器件失效的主要原因。目前針對單層封裝結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)的振動可靠性的已有一些研究，但是針對新型疊層封裝PoP(package-on-package)的研究

2、仍比較匱乏。本文針對PoP組件在振動載荷下的動態(tài)特性以及封裝焊點(diǎn)的疲勞可靠性進(jìn)行了測試和仿真研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　本文設(shè)計并制作了一塊包含不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的PoP組件樣品，采用力錘法對組件進(jìn)行模態(tài)測試。在ME'scope軟件中建立組件的模型，導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到樣品在四角螺栓固定條件下前五階的固有頻率和模態(tài)振型。利用有限元分析軟件ANSYS，建立了PoP組件的有限元模型，并對模型做了合理簡化，進(jìn)行模態(tài)仿真分析，得到了前五

3、階的固有頻率和模態(tài)振型圖。對比模態(tài)測試與仿真的結(jié)果，誤差較小，振型基本一致，驗(yàn)證了模型的正確性，并分析了誤差的來源。
　　本文對PoP組件進(jìn)行了正弦振動的疲勞可靠性測試。通過掃頻得到組件的共振頻率，驗(yàn)證模態(tài)測試的正確性。進(jìn)行了多組不同頻率、量級下的正弦定頻測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用雨流計數(shù)法進(jìn)行處理，得到不同激勵條件下的應(yīng)變幅值，利用疲勞壽命經(jīng)驗(yàn)公式和威布爾分布，分析了不同頻率大小、量級、芯片位置、焊點(diǎn)個數(shù)對芯片焊點(diǎn)可靠性的影響。

4、r>　　本文對PoP組件進(jìn)行了隨機(jī)振動的疲勞可靠性測試與仿真?；谌龓Ъ夹g(shù)和線性疲勞損傷累積準(zhǔn)則，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到各芯片在隨機(jī)振動激勵條件下的壽命。利用ANSYS建立的模型，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行隨機(jī)振動分析，得到隨機(jī)振動下組件的應(yīng)力應(yīng)變云圖，分析不同芯片焊點(diǎn)的應(yīng)力變化趨勢，找到關(guān)鍵焊點(diǎn)的應(yīng)變，修正得到其等效應(yīng)變幅值，利用經(jīng)驗(yàn)公式計算仿真條件下芯片的焊點(diǎn)壽命。比較實(shí)驗(yàn)和仿真的結(jié)果，誤差不大，變化趨勢一致。
　　綜上所述，本文主