FBGA封装翘曲的黏弹性仿真与验证

窄节距焊球阵列(FBGA)封装在现代电子产品中应用广泛,翘曲是这种条带形式封装结构的一个重要性能指标.封装翘曲主要是在模塑工艺中产生的,一方面是降温过程中材料间热膨胀系数不匹配,另一方面是环氧模塑料(EMC)在模塑过程中的化学收缩造成的.另外,模塑材料后固化(PMC)过程中的应力松弛效应也是影响翘曲的重要因素.运用有限元分析(FEA)方法,研究了热失配、EMC化学收缩及其黏弹性特性三个因素对FBGA翘曲的影响.仿真结果表明,EMC化学收缩可以有效补偿热失配引起的翘曲;同时,EMC应力松弛效应也能明显改善翘曲.FBGA产品在模塑和后固化工艺后的翘曲测量值与有限元预测结果具有较好的一致性.     

FBGA封装阵列制造工艺过程的翘曲研究

采用有限元分析法,就一款1-block形式的FBGA封装阵列产品在注塑成型过程中所经历的带状翘曲现象进了预测分析,并用测试结果验证了有限元分析的有效性。在此基础上,从理论方面分析了材料性能对封装翘曲的影响,并对塑封料CTE参数进行了优化分析和仿真验证。最后,分析了芯片的排列形式对封装翘曲的影响。     

模塑阵列封装BGA的翘曲问题

全球BGA封装市场正在不断增大，然而，与QFP封装相比较，BGA封装也存在不足之处。模塑阵列封装BGA(MAP—BGA)的翘曲问题是其主要缺陷，为了减小翘曲，提高BGA封装的特性，应研究模塑料、粘片胶和基板材料，并使这些材料最佳化。     

低翘曲BGA封装用环氧塑封料开发与应用

随着半导体封装密度的提高,FBGA等单面封装形式被广泛采用。在这些封装中,由于其非对称结构容易发生翘曲,且大面积封装基板也越来越薄,降低翘曲的要求也越来越高。为了减少单面封装的翘曲,有报道称,通过提高玻璃化转变温度(T_g)和降低封装材料的线膨胀系数来降低成型收缩率是有效的。然而,要保持环氧塑封料的高流动性并大幅降低成型收缩率是很困难的。将固化收缩率引入热粘弹性分析技术,明确了BGA封装翘曲的发生机制,采用降低高温弯曲模量的方法可以设计出具有低粘度、高流动性和低翘曲的环氧塑封料。     

环氧模塑料（EMC）对翘曲的影响与解决方案

翘曲是树脂封装过程中常见的现象，产生封装体翘曲的原因很多，本文主要研究封装树脂环氧模塑料对翘曲产生的影响，并提出有效的解决方案。     

激光弯曲成形机理与翘曲抑制研究

针对TA15钛合金材料，建立激光弯曲成形的三维热力耦合有限元仿真模型，得到不同加工参数下的材料温度场及变形场。通过搭建弯曲试验和测试系统，获得了部分加工参数下钛合金板的温度场和变形数据，并与仿真数据进行对比，验证了数值模型的有效性。基于板材厚度方向温度和塑性应变的分布，明确了在激光弯曲成形中的主导机制。研究了激光弯曲成形中的翘曲变形现象，提出可用于抑制翘曲变形的来回扫描加工方法。     

扇出型晶圆级封装中圆片翘曲研究

在扇出型晶圆级封装工艺中,由于芯片材料与塑封料之间的热膨胀系数差异,晶圆塑封过程中必然会形成一定的翘曲.如何准确预测晶圆的翘曲并对翘曲进行控制是扇出型晶圆级封装技术面临的挑战之一.在讨论圆片翘曲问题时引入双层圆形板弯曲理论与复合材料等效方法,提出一套扇出型晶圆级封装圆片翘曲理论模型,并通过有限元仿真与试验测试验证了该翘...     

一种基于板壳理论对芯片翘曲变形的研究

在温度变化过程中,由于芯片封装层叠结构及材料热膨胀系数的不匹配,封装结构会发生翘曲现象。芯片翘曲关乎到电子元器件的可靠性及质量,准确快速地计算翘曲对于封装结构设计及材料选型有着重要意义。基于多层板翘曲理论,建立了一套对芯片翘曲进行计算的双曲率模型。以常规的指纹识别芯片为例,通过实验测量及有限元仿真的对比验证,证明了该理论可以满足工程计算精度。该模型可以拓展到其余多层板结构的翘曲计算,对于优化芯片翘曲设计有重要意义。     

无铅装配中MSL等级对PBGA封装体翘曲的影响

本文介绍了一系列球间距为1．0毫米的塑封BGA（以下简称PBGA）在线路板上的焊接试验，经X-RAY和C-SAM检测，有短路，分层等焊接缺陷产生。试验中通过对热屏蔽模量的测量，评估PBGA封装体的翘曲以及MSL等级与PBA装配结果之间的关系，试验结果证明：PBGA器件封装体的翘曲和无铅回流温度的升高是导致焊接缺陷增多的根本原因。随着PBGA器件尺寸不断增大，硅节点尺寸的减小，封装体本身的翘曲也在逐渐增大，大的PBGA封装体（大于35毫米）在IPC／JEDEC标准中被明确指出，湿度／温度在MSL-3／260℃情况下，回流过程会引起PBGA器件封装体的更加严重的翘曲，从而导致回流后PBGA周边焊球桥接，造成短路。传统的锡／铅焊接工艺中PBGA封装体的翘曲以及MSL等级与焊接结果是相匹配的，而在无铅焊接过程中，回流温度要升高，以前标准中与之匹配的翘曲度及MSL等级与无铅装配结果不再相符，本试验目的就是通过对不同封装尺寸，不同湿度等级的PBGA组装焊接试验，找出适合无铅温度的PBGA封装体翘曲与MSL等级加入到IPC标准中，通过热屏蔽模量的测量结果分析，指导球间距为1．O毫米，不同封装尺寸，不同硅节点尺寸的PBGA的无铅装配。     

DFN封装翘曲和应力分析与优化

回流焊过程中,双边扁平无引脚(DFN)封装会因为巨大的温度变化产生翘曲和应力,影响超高频射频识别(RFID)芯片的性能和可靠性.选取DFN3封装为例从理论方面分析结构和材料参数对封装翘曲和应力的影响,发现减小环氧塑封料(EMC)热膨胀系数(CTE)、增大其杨氏模量均能减小封装翘曲;通过有限元仿真分析得出的结论与理论分析相一致.为了减小封装翘曲和应力,选定具有更小CTE的9240HF10AK-B3(Type R)作为新型EMC.通过有限元仿真结果对比发现,在25℃时,采用新型EMC的封装翘曲增大了 16.8％,应力减小了 4.1％;260℃时,其封装翘曲减小了 45.7％,应力减小了 9.2％.同时,新型EMC的RFID芯片标签回波损耗较之前优化了 6.59％.     

SiP封装的焊点形态对残余应力与翘曲的影响

基于焊点预测仿真软件Surface Evolver对不同焊盘设计的球栅阵列（BGA）封装焊点的回流形态进行预测。模拟不同回流焊的冷却速率与焊盘设计对焊点的残余应力和基板翘曲的影响。根据正交试验和灰色关联分析法对结果进行分析优化。结果表明,优化后的焊点芯片侧的残余应力降低了17.9%,PCB侧的残余应力降低了17.1%,其翘曲值为68.867μm。     

晶圆级封装翘曲研究及仿真自动化

晶圆的翘曲一直是晶圆级封装工艺面临的重要挑战。本文针对晶圆的非线性翘曲现象,分别对多种有限元仿真方法进行比较,并提出了一种基于非对称网格的非线性仿真方法;结果表明,采用非对称网格的方法能够得到与测试结果一致的拱型翘曲,同时仿真与实测误差为2.22%,低于其他仿真方法。利用该方法深入研究了晶圆降温过程翘曲变形的过程,并对模型中EMC厚度进行了参数化分析,揭示了晶圆翘曲随EMC厚度变化的影响趋势。最后本文对美国ANSYS公司的有限元分析软件（ANSYS）进行二次开发,使得软件能够自动、快速、准确地获得晶圆的翘曲结果。     

基于FCBGA封装应用的有机基板翘曲研究

有机基板作为IC封装的重要载体,其制造材料的特性对封装工艺的稳定性及可靠性有重要影响。针对倒装芯片球栅阵列（FCBGA）有机基板在再流焊过程中的翘曲问题,使用热形变测试仪研究了不同尺寸和芯板厚度的有机基板在再流焊过程中的共面性及形变情况,研究FCBGA有机基板的翘曲行为。针对大尺寸FCBGA有机基板在再流焊过程中的翘曲问题,从脱湿、夹持载具以及再流焊曲线优化等方面提出改善措施,为FCBGA有机基板的封装应用提供参考。     

Ga As多线切割切片翘曲度的有限元分析

砷化镓切片的翘曲度是多线切割过程中必须控制的质量因素。通过建立多线切片过程的顺序耦合热应变分析有限元模型,以切片表面节点位移反映切片翘曲度。首先建立温度场三维有限元模型,模拟切割过程温度场分布;然后以温度场结果为边界条件,建立热应变分析模型;按照不同的张紧力、进给速度、钢线速度等工艺参数组合进行仿真模拟,计算出相应的翘曲度值,研究翘曲度与各工艺参数之间的关系。结果表明：张紧力增加,翘曲度减小;进给速度减小,翘曲度减小;线速度减小,翘曲度减小。     

基于正交法的FBGA焊点可靠性优化研究

在芯片紧密度、功耗都在增加的微电子封装领域,FBGA封装在同体积下有较大的存储容量。基于有限元和正交法,进行了FBGA焊点热循环载荷下的可靠性分析,并进行了更稳健的焊点结构参数优化设计。结果表明,焊点阵列对FBGA结构热可靠性有重要影响;优化方案组合为12×12焊点阵列,焊点径向尺寸为0.42 mm,焊点高度为0.38 mm,焊点间距为0.6 mm。经过优化验证,该优化方案的等效塑性应变范围较原始设计方案降低了89.92%,信噪比提高到17.72 dB,实现了焊点参数优化目标。     

对表面安装封装体的粘弹性翘曲问题的分析

为了确保表面安装封装体优良的焊点连接,减少LSI封装的翘曲是一关键性的问题。把有限元和各种计算方法进行不同地结合,是研究预测薄型小外形封装(TSOP)翘曲问题的最佳方法。研究结果表明预测翘曲问题最合适的方法是使用多层壳体元缩减切变模量和体积模量,计算出粘弹性GK。所有的计算结果证明化合物厚度比为1.2,会使大芯片TSOP的翘曲问题最小化。对小芯片TSOP而言,化合物厚度比为2.0～2.9,减轻了封装翘曲问题。小芯片TSOP的翘曲显示出严重的鞍形状况。封装的翘曲率及翘曲幅度依赖于模塑料的特性。     

层叠微芯片封装翘曲行为优化分析

本文以某汽车用芯片为研究对象,研究芯片封装过程结构翘曲优化问题.首先采用Taguchi正交实验设计,结合Moldflow 2016微芯片封装模拟软件,分析各因素对芯片封装过程结构翘曲影响程度及影响规律.选择对芯片翘曲影响较大的因素为响应试验因素,芯片翘曲值为响应目标,进行Box-Behnken试验设计,建立响应面试验因...     

塑料封装可靠性问题浅析

塑料封装器件在现在的封装产业中具有无可比拟的优势,诸如成本、可靠性、尺寸以及重量等。但是还是有相当一部分人对于塑封器件的可靠性持怀疑态度。文章的目的就是使读者能够更深入地了解到塑封器件的可靠性,尤其是在塑封器件应用于高可靠性的要求时,这个问题显得至关重要。文章总结了现阶段对可靠性问题研究的成果与进度,并且在生产、测试以及应用储存等方面提供了一定的思路。     

封装体叠层中堆叠焊球的可靠性研究

针对封装体叠层中的堆叠焊球进行了有限元建模和应力分析,评估了TMV堆叠焊球这种新型焊接方式可能带来的可靠性隐患。通过仿真结果发现,堆叠焊球的应力集中比底部焊球更加严重,这说明热疲劳失效更容易发生在塑封胶穿孔中的堆叠焊球上,而原本针对底部焊球的可靠性测试标准则需要做出新的调整。此外,在两种不同的堆叠焊球成型中,雪人式焊球的应力集中比较水桶状焊球更加严重。通过参数研究可以发现,紧缩区域的宽窄程度是造成雪人式焊球应力集中的关键因素。