微電子封裝中界面應(yīng)力奇異性研究.pdf

1、在電子封裝結(jié)構(gòu)中存在著大量的界面構(gòu)造,例如焊錫接點(diǎn)中的焊錫材料與Cu墊片界面。由于界面兩側(cè)材料性質(zhì)的不同引起界面端應(yīng)力奇異性。因此,研究界面應(yīng)力奇異性對理解焊錫接點(diǎn)的失效有重要意義,引起的失效問題成為電子封裝可靠性研究的重要課題。
　　 本文采用界面力學(xué)理論研究了PCB板與Cu墊;Cu墊與焊錫接點(diǎn);焊錫接點(diǎn)與金屬間化合物構(gòu)成的界面的應(yīng)力奇異性。焊錫接點(diǎn)采用不同界面結(jié)合角度來反映其形狀結(jié)構(gòu),同時(shí)選用Sn3.0Ag0.5Cu,Sn3

2、.5Ag,Sn37Pb三種材料的焊錫接點(diǎn)。利用數(shù)值方法對界面特征方程進(jìn)行求解,得到隨著焊錫接點(diǎn)接觸角度的增加,其界面特征值減小,應(yīng)力奇異性表現(xiàn)明顯。Sn37Pb材料的界面特征值低于Sn3.5Ag,Sn3.0Ag0.5Cu材料,表明Sn37Pb界面應(yīng)力奇異性高于其他兩種焊料。
　　 特征值只反映了界面處的奇異性現(xiàn)象,但當(dāng)幾何形狀和載荷較復(fù)雜時(shí),難以找到應(yīng)力分布的解析解。因此,本文采用了有限元方法來研究界面的應(yīng)力分布。建立了二維板級

3、電子封裝力學(xué)模型,計(jì)算了在靜載荷作用下不同材料、形狀的焊錫接點(diǎn)界面的應(yīng)力分布。得到隨著焊錫接點(diǎn)接觸角的增加,界面端的應(yīng)力奇異性表現(xiàn)明顯。Sn37Pb材料的焊錫接點(diǎn)界面應(yīng)力奇異性強(qiáng)于Sn3.5Ag,Sn3.0Ag0.5Cu。
　　 此外,采用靜載荷下的三線性線彈性材料模型和動載荷下的Johnson-Cook材料模型計(jì)算焊錫接點(diǎn)界面的應(yīng)力分布,并與彈性材料模型的應(yīng)力分布結(jié)果進(jìn)行比較,得到彈性模型在界面端的應(yīng)力奇異性強(qiáng)于其他兩種材料模