废旧塑封芯片分层热力学仿真研究

废旧塑封芯片的界面分层会严重影响其回收重用价值,一直是废弃电器电子产品(WEEE)资源化研究中关注的热点问题.基于有限元仿真方法,分析了废旧QFP塑封芯片在线路板拆解温度下的翘曲变形和各材料界面应力分布.研究表明,拆解温度过高时,芯片翘曲过大容易导致材料膨胀力失配,造成界面分层;在粘结层、衬底和模塑料的结合区域应力水平非常高,较易发生分层;模塑料在拆解温度下为玻璃态,与管芯及衬底的结合强度均降低,其界面角点均为较易发生分层的位置.     

PBGA封装的耐湿热可靠性试验研究

塑封电子器件作为一种微电子封装结构形式得到了广泛的应用,因此湿热环境下塑封电子器件的界面可靠性也越来越受到人们的关注.为了研究塑封器件及其所用材料在高湿和炎热(典型的热带环境)条件下的可靠性,采用耐湿温度循环的试验方法,以塑封球栅平面阵列封装(PBGA)器件为例进行测试.试验结果表明,芯片是最容易产生裂纹的地方,试验后期器件产生的裂纹主要出现在芯片和DA材料界面处及芯片、DA材料和EMC材料三种材料的交界处.空洞缺陷是使界面层间开裂的主要原因,在高温产生的蒸汽压力和热机械应力的作用下,界面上的微孔洞扩张并结合起来,导致器件最后失效.     

Drude-Lorentz色散模型研究光学Tamm态的性质

废旧塑封芯片的界面分层会严重影响其回收重用价值, 一直是废弃电器电子产品(WEEE)资源化研究中关注的热点问题。基于有限元仿真方法, 分析了废旧QFP塑封芯片在线路板拆解温度下的翘曲变形和各材料界面应力分布。研究表明, 拆解温度过高时, 芯片翘曲过大容易导致材料膨胀力失配, 造成界面分层; 在粘结层、衬底和模塑料的结合区域应力水平非常高, 较易发生分层; 模塑料在拆解温度下为玻璃态, 与管芯及衬底的结合强度均降低, 其界面角点均为较易发生分层的位置。     

LQFP和eLQFP热机械可靠性的有限元分析

封装形式的差异性对产品可靠性具有重要影响。基于有限元法,对比分析了薄型四方扁平封装(LQFP)和载体外露薄型四方扁平封装(eLQFP)在室温和回流焊温度下的翘曲、芯片和粘片胶的应力水平以及各材料界面应力分布。研究表明,LQFP的翘曲比eLQFP的大,但芯片和粘片胶上的最大应力无明显差别;eLQFP在塑封材料与芯片有源面界面的应力水平比LQFP的大;eLQFP在芯片与粘片胶界面、粘片胶与芯片载体界面的剪切应力比LQFP的大,但eLQFP在芯片与粘片胶界面、粘片胶与芯片载体界面的剥离应力比LQFP的小;eLQFP在塑封材料与芯片载体镀银区界面的应力水平高于LQFP的应力水平,由于塑封材料与镀银芯片载体的结合强度弱,eLQFP更易发生界面分层。     

QFN封装分层失效与湿-热仿真分析

采用湿度敏感度评价试验及湿-热仿真方法,分析了温湿度对于QFN封装分层失效的影响.通过C-SAM和SEM等观察发现,QFN存在多种分层形式,分层大多发生在封装内部材料的界面上,包括封装塑封材料和芯片之间的界面、塑封材料和框架之间的界面等.此外,在封装断面研磨的SEM图像上发现芯片粘结剂内部有空洞出现.利用有限元数值模拟的方法,对QFN封装的内部湿气扩散、回流过程中的热应力分布等进行了模拟,分析QFN分层失效的形成原因.结果表明,由于塑封器件材料、芯片、框架间CTE失配,器件在高温状态湿气扩散形成高气压条件下易产生分层.最后提出了改善QFN分层失效的措施.     

PBGA器件层间界面裂纹J积分分析

塑封电子器件在湿热环境下容易产生界面层裂失效已经得到广泛认同.针对PBGA塑封器件,采用J积分的方法,运用有限元分析软件计算和分析了模塑封材料(EMC)和硅芯片界面层间的裂纹.分析结果表明,当初始裂纹出现在硅芯片、芯片下材料层面和EMC材料交界处时,比较容易发生裂纹扩展.     

基于COB技术的SiP模块可靠性分析

针对COB形式的SiP模块,应用有限元分析方法模拟了该模块在湿热环境下的湿气扩散和湿应力分布,以及回流焊过程中的热应力分布,并通过吸湿实验和回流焊实验分析了该模块失效模式.结果表明,在湿热环境下,粘接材料夹在芯片和焊盘中间不易吸湿,造成粘接材料的相对湿度比塑封材料的相对湿度低得多.塑封材料相对湿度较高,产生较大的湿膨胀,使湿应力主要分布在塑封材料与芯片相接触的界面上.由于材料参数失配,回流焊过程产生的热应力主要分布在粘接材料和铜焊盘的界面,以及塑封料和铜焊盘的界面,在经过吸湿和回流焊实验后观察到界面分层沿着这些界面扩展.     

温度、湿度应力在电气·电子产品失效中的作用

该文简要介绍了环境试验中温度、湿度应力在电气·电子产品使用中影响可靠性的基本原理,比较了高温试验、湿热试验、冷热冲击试验对电子元器件、印制电路板等材料的不同影响情况,分析介绍了塑封半导体器件腐蚀、印刷电路板离子迁移、印刷电路板焊接龟裂的失效机理.     

QFN器件在湿热环境中的界面裂纹分析

因吸潮而引起的界面破裂是塑封电子器件失效的一个重要原因。通过吸潮实验、无铅回流焊环境实验和湿热老化实验研究了QFN塑封器件内部界面裂纹情况。结果表明,未吸潮的器件经历无铅回流焊后很少产生裂纹,吸潮器件在吸潮期间未产生裂纹,但经历无铅回流焊后器件产生裂纹的几率达100%;裂纹在芯片、芯片粘结材料(DA)和塑封材料(EMC)的交界处的破坏程度最大;产生的裂纹的位置和扩展方向与结合材料的特性、结合界面的强度紧密相关。     

军用塑封器件失效机理研究和试验流程

由于其结构和材料等因素,侵蚀、"爆米花"效应和易受温度形变是塑封器件常见的失效机理,在其装入整机之前必须经过严格的可靠性评价或筛选以降低风险。推荐了一套优化的塑封器件试验流程,试验评价流程组合包括无损的外目检、X射线检查、声学扫描显微镜检查,以及具有破坏性的DPA、寿命试验和耐潮性项目。该试验评价程序针对主要的失效机理,充分考虑了塑封器件的批质量一致性、高温下的器件寿命和耐潮性,可以作为军用塑封器件的主要评价手段。     

带金属密封环的AlSiC管壳制备与性能

采用模压成形制备预制件,经真空-压力浸渗后成功制备出带金属密封环的A1SiC管壳,评价了带密封环的A1SiC管壳的性能当磷酸铝含量为1．2％,成形压力为200MPa,800℃恒温2h处理的SiC预制件抗弯强度为12．4MPa,孔隙率为37％。A1SiC电子封装材料在100℃～500℃区间的热膨胀系数介于（6．52-7．43）×106℃^-1,热导率为160W·m^-1·K^-1,抗弯强度为380MPa,漏率小于1．0×10^-9 Pa·m^3·s^-1、无任何约束条件下,A1SiC管壳升温至450℃．恒温90min,然后随炉冷却,密封环为铝合金的管壳明显变形,与有限元分析结果相符,而密封环为4J45的管壳基本朱变形。4J45密封环与铝合金扩散形成（Fe,Ni）Al3,但4J45密封环与A1SiC壳体间界面结合不紧密,导致A1SiC管壳漏率大于1×10^-8Pa·m^3·s^-1。     

BGA焊点可靠性工艺研究

伴随高密度电子组装技术的发展,BGA(Ball Grid Array)成为高密度、高性能、多功能及高I/O数封装的最佳选择。文章分析了影响BGA焊点可靠性的关键因素,特别提出了减少焊点空洞缺陷和提高剪切强度的主要措施,并通过试验优化出各工艺参数。结果表明:运用优化的工艺参数制作的BGA焊点,焊接空洞以及芯片剪切强度有了明显改善,其中对BGA焊接样品进行150℃、1000h的高温贮存后,焊点的剪切强度完全满足GJB548B-2005的要求。     

无铅封装认证

电子产品向无铅化转变是大势所趋。但电子产品无铅焊料的回流温度比有铅焊料高40℃左右,这会导致产品的金属间化合物生长加速和潮气等级降低。在实现从有铅到无铅的转变前,需要对相关的材料进行认证,以保证产品能够满足用户需要。文章主要讨论了无铅封装材料的认证问题。     

BiAgSbCu系高温无铅钎料制备及焊接性能研究

研制开发熔点在260 ℃以上的高温无铅钎料来代替传统的高铅钎料运用于电子封装一直是钎焊领域的一大难题。熔点约为272 ℃的Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金因润湿性和焊接可靠性不良在运用上受到限制。文中通过在Bi-2.6 Ag-5 Sb钎料合金中添加微量元素Cu来改善B-i2.6 Ag-5 Sb合金的润湿性及焊接可靠性。研究结果表明,Cu含量对BiAgSbCu系钎料合金熔点影响较小,当Cu含量为2 %时,润湿性及焊接可靠性最佳。     

Adhesion measurement for electronic packaging applications usingdouble cantilever beam method

Multilayers and interfaces are ubiquitous in microelectronics devices, interconnect and packaging structures. As the interface integrity becomes the major concern of performance, yield, and reliability, the need to evaluate the fracture and delamination behavior of various interfaces increases. This work focused on quantifying interfacial adhesion performance of a typical electronics packaging structure, flip-chip-on-organic-substrate. A series of experiments and analyzes were conducted to investigate the adhesion and fracture behaviors of the underfill/silicon and underfill/organic substrate interfaces. The experimental techniques for the interfacial fracture experiments were developed to produce the double-cantilever-beam (DCB) specimens and to establish a reproducible testing protocol. To extract the interfacial fracture energies, a closed-form solution was developed based on a beam-on-elastic-foundation model. A two-dimensional elastoplastic finite element analysis (FEA) model was also implemented to examine effects of mode-mixity, thermal/residual stresses, and underfill plasticity. The techniques allow for reproducible determination of underfill/printed circuit board (PCB) and underfill/silicon chip interfacial adhesion strength. The developed techniques are also readily applicable to evaluate interfacial adhesion performance for many other similar electronic packaging systems. This provides capabilities in optimizing material selections and process conditions to improve interfacial adhesion performance, Additionally, the interfacial fracture energy measured with high accuracy can provide a basis for realistic modeling of thermo-mechanical reliability of electronic components     

Prediction of Delamination Related IC & Packaging Reliability Problems

This paper presents our effort to predict delamination related IC & packaging reliability problems. These reliability problems are driven by the mismatch between the different material properties, such as thermal expansion, hygro-swelling, and/or the degradation of interfacial strength. First of all, a test technique is presented to measure the interfacial strength between packaging materials. Secondly, several reliable non-linear Finite Element models are developed, able to predict the reliability impact of delamination on wire failures, different package structures, and passivation cracks in IC-packages.     

高温功率半导体器件连接的低温烧结技术

综述了功率电子器件和模块的连接和封装工艺,介绍了粉末致密烧结技术和用于电子封装的现状,对纳米银金属焊膏烧结技术进行了讨论。研究表明,纳米银可有效降低烧结温度,提高设备的高温稳定性、导热性、导电性、机械强度、抗疲劳性等。由于银的熔点较高,这种新技术可应用于高温功率器件的封装。     

Parametric dependence of fatigue of electronic adhesives

Adhesives used in electronic applications are subject to high cyclic shear stresses resulting from differential thermal expansion of the bonded materials. In this study, an attempt has been made to experimentally determine the dependence of the fatigue life of two packaging epoxy adhesives on: temperature, peak cycling stress as a fraction of adhesion strength, and cyclic frequency. Both epoxies were used to bond surfaces of aluminum and silicon. Tensile lap-shear specimens were used     

金刚石/铜复合散热材料的制备和检测

金刚石/铜复合材料具有高的热导率和可调的热膨胀系数,是一种极具竞争力的新型电子封装材料,可作为散热材料广泛应用于高功率、高封装密度的器件中。文中从工程化的角度出发,对应用中的瓶颈因素进行了研究。为改善其钎焊性能,采用磁控溅射、电镀等方法在金刚石/铜表面获得了附着力、可焊性良好的Ti-Cu-Ni-Au复合膜层。在此基础上进行了钎焊试验,金锡焊料在复合膜层上铺展良好、无虚焊。对金刚石/铜的散热效果与钼铜片做了对比试验,结果表明,在相同条件下,与钼铜热沉片相比,降温幅度超过20℃,具有更优异的散热效果。