基于埋置空氣隙的柔性封裝跌落可靠性技術(shù)研究.pdf

1、近幾年來,由于倒裝芯片(FC)技術(shù)在各類先進(jìn)封裝中的廣泛應(yīng)用,其可靠性問題受到越來越多的關(guān)注。針對倒裝芯片技術(shù)中存在的凸點(diǎn)和基板之間存在熱不匹配現(xiàn)象,業(yè)界普遍采用底部填充工藝解決此類問題。但由于底部填充工藝與當(dāng)前 SMT工藝不兼容,存在諸多缺陷。柔性封裝技術(shù)可緩解封裝體各層之間的應(yīng)力失配問題,滿足可靠性要求,因此成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　本論文采用有限元仿真方法對埋置空氣隙柔性封裝進(jìn)行板級組件跌落可靠性分析;運(yùn)用統(tǒng)計分析知識對柔性

2、封裝進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化;并對柔性封裝進(jìn)行動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗仿真分析,探討動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗代替跌落試驗的可行性,進(jìn)而對柔性封裝在動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗中的可靠性進(jìn)行研究。
　　首先,簡單介紹了板級組件跌落試驗方法和動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗方法;總結(jié)了板級組件由于跌落引發(fā)一系列可靠性問題,并深層次的闡述了其失效模式和失效機(jī)理。
　　其次,基于當(dāng)前的柔性封裝,探討應(yīng)用于WLCSP技術(shù)的埋置空氣隙柔性封裝的設(shè)計方法,提出了一種埋置空氣隙柔性封裝的原型

3、結(jié)構(gòu)。基于 JESD22-B111標(biāo)準(zhǔn),采用柔性封裝,以WLCSP DRAM芯片為研究對象,運(yùn)用有限元仿真技術(shù),對柔性封裝板級組件的跌落可靠性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:在跌落沖擊過程中,焊點(diǎn)陣列中距離封裝體中心最遠(yuǎn)位置(DNP)的焊點(diǎn)是整個封裝體中最容易失效的焊點(diǎn),最大剝離應(yīng)力出現(xiàn)在焊點(diǎn)靠近 PCB一側(cè)的頂部;在跌落沖擊過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力主要集中在柔性封裝中的銅互連線上,不同于傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)中應(yīng)力主要集中于焊點(diǎn)上。
　　再次,應(yīng)用正

4、交試驗設(shè)計探討了不同互連結(jié)構(gòu)參數(shù)組合對銅互連結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響,對柔性封裝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,確定了各結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳水平組合和影響因素的主次順序。研究結(jié)果表明:銅互連結(jié)構(gòu)中各因素對銅互連線等效應(yīng)力的影響程度依次為:銅互連線厚度>銅互連線形狀>銅互連線寬度>空氣隙高度。通過對試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析,并使用MATLAB軟件對回歸方程進(jìn)行優(yōu)化可知,最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合是:銅互連線形狀為直線型,銅互連厚度為0.01mm,銅互連線寬度為0.0198mm,空氣隙

5、高度為0.01mm。
　　最后,運(yùn)用有限元仿真軟件對柔性封裝動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗進(jìn)行了仿真分析,探討了動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗代替跌落試驗的可行性,進(jìn)而對柔性封裝在動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗中的可靠性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:通過分析動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗中 PCB板的動態(tài)響應(yīng)情況和焊點(diǎn)應(yīng)力分布,并與板級跌落試驗仿真結(jié)果進(jìn)行了比較,得出焊球在跌落試驗和動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗中失效模式完全一致,失效機(jī)理完全相同,動態(tài)四點(diǎn)彎曲試驗可替代跌落試驗對板級組件的可靠性進(jìn)行研究。