疊層芯片封裝的熱濕機械可靠性研究.pdf

1、疊層芯片封裝(SCSP)作為三維封裝的一種形式，在手機、數(shù)碼相機等便攜式數(shù)字電子產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛。雖說SCSP有著許多優(yōu)點，但其可靠性問題是值得深入研究。濕熱-機械應(yīng)力對疊層芯片封裝的可靠性影響是一個主要的研究問題。在塑料封裝中，聚合物材料吸收濕氣所引起的機械應(yīng)力對塑料封裝的可靠性受到極大的影響。封裝材料由吸濕所引起的濕膨脹以及在回流焊過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力對封裝的完整性和可靠性有著重要的影響。因此，研究疊層芯片封裝中的濕熱分布以及可靠性

2、影響是非常重要的。本文主要利用實驗以及有限元分析方法探討了SCSP封裝在濕熱環(huán)境下的可靠性問題。
　　 本文對雙層芯片的SCSP封裝進行了濕氣吸附、解吸附以及回流焊實驗。對實驗中得到的濕氣擴散特征進行分析，并對濕氣擴散特征參數(shù)進行計算。在實驗中發(fā)現(xiàn)疊層芯片封裝的吸濕過程存在著Non-Fickian擴散行為，這可能是由于在擴散過程中存在兩階段擴散。同時利用實驗研究了在回流焊中濕熱機械應(yīng)力對疊層芯片封裝的界面分層影響，實驗結(jié)果表明在

3、經(jīng)過濕氣預(yù)處理(85℃/85％RH/168h)后，回流焊過程中引入的濕熱機械應(yīng)力對封裝的可靠性有著重要影響。利用有限元軟件對雙層芯片的SCSP封裝進行了建模，模型包括濕氣擴散以及濕熱機械應(yīng)力模型。對封裝進行濕氣擴散模擬，研究封裝在不同時間的瞬態(tài)濕氣分布情況。經(jīng)過168小時濕氣預(yù)處理后，封裝的模塑料和基板材料基本上達到飽和。模擬結(jié)果表明，濕應(yīng)力和熱機械應(yīng)力對封裝的可靠性有著重要的影響，在回流焊載荷下，最大應(yīng)力出現(xiàn)在底層芯片的邊角處。因此，