CSP板級封裝在跌落沖擊載荷下的可靠性研究.pdf

1、半導體技術的高集成度發(fā)展和電子設備的小型化、多功能化發(fā)展對電子封裝提出了更高的要求，促使電子封裝逐步走向高密度化，主要體現(xiàn)在器件封裝焊料微互連的面陣列、多引腳、細間距和小尺寸。細小的焊料微互連的可靠性問題成為高密度器件封裝廣泛應用的瓶頸之一。焊料微互連的抗沖擊性能是衡量其可靠性的一個重要指標。進入21世紀，由于環(huán)境保護的要求，錫鉛焊料將逐步被無鉛焊料所取代。因此，無鉛焊料微互連在跌落沖擊載荷下可靠性研究具有重要的實際應用價值，是目前電子

2、封裝領域研究的熱點之一。本文以芯片尺寸封裝為研究對象，采取理論分析、有限元仿真以及實驗相結合的方法，首先進行了板級封裝的模態(tài)分析，其次研究了在跌落沖擊載荷下的線路板的動態(tài)響應、芯片尺寸封裝焊料微互連的斷裂特性、微互連的失效模式與機理，最后分析了熱周期載荷對無鉛焊料微互連抗沖擊性能的影響?；诒“逭駝永碚?，采用梁函數(shù)組合方法對兩對邊自由支撐另兩對邊固定支撐板級封裝的模態(tài)振型及模態(tài)頻率進行求解；建立了板級封裝的三維有限元模型并進行模態(tài)分析。

3、采用電視激光全息干涉技術進行板級封裝的模態(tài)實驗。比較了理論方法、有限元方法和實驗方法得到的模態(tài)頻率，并計算了理論方法和有限元方法求得的模態(tài)振型之間的模態(tài)置信準則值。結果表明理論分析方法是正確的，有限元模型和模態(tài)實驗方法也是可行的。為板級封裝動態(tài)響應分析和焊料微互連應力分析提供了基礎。焊料微互連的可靠性與板級封裝的動態(tài)響應密切相關，采用模態(tài)疊加方法對板級封裝在跌落沖擊載荷下時間域的動態(tài)響應進行分析，并與有限元結果和實驗結果進行比較，對時間

4、域的動態(tài)響應進行快速傅立葉變換，研究板級封裝在頻率域的動態(tài)響應；簡化線路板為純彎曲梁，建立線路板的應變響應與力矩響應之間的關系，根據(jù)力矩響應并采用有限元方法對由于線路板彎曲引起的焊料微互連應力進行分析；采用剖樣實驗和染色實驗對無鉛焊料微互連的失效機理進行分析。針對焊料微互連的細小，現(xiàn)有的實驗方法難以測量其斷裂參數(shù)，基于板級封裝動態(tài)響應分析結果，采用界面斷裂力學理論和有限元仿真相結合的方法對焊料微互連的裂紋參數(shù)進行分析。對基于裂紋張開位移