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(shù)的高集成度發(fā)展和電子設(shè)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(yīng)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(yīng)用價值，是目前電子

2、封裝領(lǐng)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(jié)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(yīng)、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(shù)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(jié)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(yīng)分析和焊料微互連應(yīng)力分析提供了基礎(chǔ)。焊料微互連的可靠性與板級封裝的動態(tài)響應(yīng)密切相關(guān)，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(yīng)進行分析，并與有限元結(jié)果和實驗結(jié)果進行比較，對時間

4、域的動態(tài)響應(yīng)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(yīng)；簡化線路板為純彎曲梁，建立線路板的應(yīng)變響應(yīng)與力矩響應(yīng)之間的關(guān)系，根據(jù)力矩響應(yīng)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(yīng)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(yīng)分析結(jié)果，采用界面斷裂力學理論和有限元仿真相結(jié)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