固化残余应力对倒装焊器件热-机械可靠性的影响

采用底充胶的与固化过程相关的粘弹性力学模型,通过有限元仿真的方法,模拟了底充胶的整个固化过程,计算出了热循环加载下硅片、底充胶/硅片界面、底充胶内部的应力分布及其幅值大小。结果表明:底充胶的固化过程及由此产生的固化残余应力不但使得硅片中的最大垂直开裂应力位置偏离中心线达1.6 mm之多,而且还劣化了热循环加载下底充胶中应力幅值约6.25%。最后得出了固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响是不可忽略的结论。     

固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响

采用底充胶的与固化过程相关的粘弹性力学模型,通过有限元仿真的方法,模拟了底充胶的整个固化过程,计算出了热循环加载下硅片、底充胶/硅片界面、底充胶内部的应力分布及其幅值大小.结果表明:底充胶的固化过程及由此产生的固化残余应力不但使得硅片中的最大垂直开裂应力位置偏离中心线达1.6 mm之多,而且还劣化了热循环加载下底充胶中应力幅值约6.25%.最后得出了固化残余应力对倒装焊器件热–机械可靠性的影响是不可忽略的结论.     

底充胶固化工艺对低k倒装焊器件可靠性的影响

利用四点弯曲实验测试了一组芯片(30片)的强度,使用威布尔统计模型描述了芯片失效率的分布,预测了在后续热循环过程中芯片的失效概率。通过有限元软件研究了底充胶固化工艺对芯片上方垂直开裂应力、焊点等效塑性应变及低k层最大等效应力的影响。结果表明:与未经固化的相比,底充胶固化工艺使得芯片的失效率从0.08%增大到0.37%,焊点的等效塑性应变增大约7倍,低k层的最大等效应力增大约18%。     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点的热循环寿命 .采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了 Sn Pb焊料和底充胶的力学行为 ,用有限元方法模拟了 Sn Pb焊点在热循环条件下的应力应变过程 .基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命 ,确定了倒装焊 Sn Pb焊点热循环失效 Coffin- Manson经验方程的材料参数 .研究表明 ,有底充胶倒装焊 Sn Pb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小 ,热循环寿命可提高约 2 0倍 ,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显     

倒装焊SnPb焊点热循环失效和底充胶的影响

采用实验方法,确定了倒装焊SnPb焊点的热循环寿命．采用粘塑性和粘弹性材料模式描述了SnPb焊料和底充胶的力学行为,用有限元方法模拟了SnPb焊点在热循环条件下的应力应变过程．基于计算的塑性应变范围和实验的热循环寿命,确定了倒装焊SnPb焊点热循环失效Coffin-Manson经验方程的材料参数．研究表明,有底充胶倒装焊SnPb焊点的塑性应变范围比无底充胶时明显减小,热循环寿命可提高约20倍,充胶后的焊点高度对可靠性的影响变得不明显．     

湿热环境下倒装焊无铅焊点的可靠性

对板上倒装芯片底充胶进行吸湿实验,并结合有限元分析软件研究了底充胶在湿敏感元件实验标准MSL—1条件下吸湿和热循环阶段的解吸附过程,测定了湿热环境对Sn3.8Ag0.7Cu焊料焊点可靠性的影响,并用蠕变变形预测了无铅焊点的疲劳寿命。结果表明:在湿热环境下,底充胶材料内部残留的湿气提高了焊点的应力水平。当分别采用累积蠕变应变和累积蠕变应变能量密度寿命预测模型时,无铅焊点的寿命只有1740和1866次循环周期。     

无铅倒装焊封装工艺中的芯片应力及开裂分析

采用粘塑性Garofalo-Arrhenius模型描述无铅焊料的非弹性力学行为,确定了Sn3.5Ag焊料该模型的材料参数。采用与固化过程相关的粘弹性力学模型描述倒装焊底充胶的力学行为。利用有限元仿真的方法,模拟了无铅倒装封装器件封装的工艺及可靠性测试。结果表明:由于无铅技术在封装中的引入,芯片破裂的可能性随之增加,破裂出现时裂纹的尺寸更小。     

无填料底充胶的可靠性影响

底层填充密封剂是开发用于封闭倒装芯片IC的。一般来说，这类密封剂都是含有硅的环氧树脂，在毛细作用下，其在芯片的底部会出现芯吸的现象。经固化后，密封剂就会使焊点具有机械强度。倒装芯片的热膨胀系数(CTE)要比其组装基板的热膨胀系数低。在热循环过程中，这种CTE不匹配会导致倒装芯片和印板移动，以及焊点机械疲劳。循环疲劳最终会以IC故障而告终。     

高加速应力试验用于倒装焊领域

倒装焊技术已被广泛地用于电子领域.对倒装焊而言,其焊点的可靠性、密封填充物与芯片或基板间的分层一直是特别重要的课题.介绍了一种加速环境试验--HAST,用于快速评价倒装焊接在FR-4基板上面阵列分布焊点的可靠性,试验结果说明HAST能够作为一个有效的可靠性试验评价工具用于倒装焊技术领域.     

模板参数对倒装焊焊点形态的影响

模板开口的尺寸和厚度决定应用于PCB板上焊膏的量，从而决定了回流焊后生成的焊点形态。本文根据IPC-7525模板设计理论，拟定多组开口方案，设计了16组模板结构参数，并通过软件Surface Evolver输入数据文件，得到16组倒装焊焊点形态，用有限元软件进行焊点寿命分析，得到了模板结构参数与热疲劳寿命的关系，探讨不同的开口尺寸和厚度对焊点形态的影响。     

行波管阴极和热子组件的热特性的数值模拟和实验研究

阴极热子组件作为星载行波管的核心部件,要求它具备稳定可靠、寿命长久、低功耗的特点。该文利用数值模拟和热测实验对某星载行波管阴极热子组件结构开展了研究,提出一种接触热阻估算方法,模拟了阴极热子组件结构热特性,设计并完成了阴极热子组件结构热测实验,首次获取了结构在一系列热子加热功率下由内到外的温度实测数据。进一步,通过修正阴极热子组件结构热模拟边界及激励,迭代得到接触热阻值,获取了一种高可靠的阴极热子组件结构热模型,实验表明,该热模型阴极温度计算精度在5%以内,结构最大温度计算误差不超过72 C。     

热循环加载条件下SMT焊点应力应变过程的有限元分析

ＳＭＴ焊 热循环条件下的应力应变过程分析是ＳＭＴ焊点可靠性的重要方向。本文采用粘弹塑性材料模式描述ＳｎＰｂ钎料的力学本构响应，对非城堡型ＬＣＣＣ焊蹼结构进行三维有限元分析，考察焊点在热循环加载过程中的应力应变等力学行为。研究结果表明，焊点钎料内的高应力发生在热循环的低温阶段，升降温过程中的蠕变和非弹性应变的累积显著，蠕变应变在非弹性应变中占主导地位，应力应变滞后环在热循环的最初几个周期内就能很快稳     

降低环氧模塑料应力方法及对封装分层的影响

半导体封装过程中,热应力是导致封装过程中器件分层的主要原因之一,主要研究如何降低环氧模塑料(Epoxy Molding Compound,EMC)的应力,以及降低应力对环氧模塑料分层的影响。通过对多组不同原材料比例做试验,并在试验数据的基础上进行分析对比,合适的填料含量和应力吸释剂可以有效降低环氧模塑料的应力,从而减少分层或避免分层的发生。在SOIC20L上通过JECDECMSL/260C的可靠性考核,没有任何分层。总之,EMC7(D应力吸释剂)是最好的,在SOIC20L上能够通过MSL3/260C的可靠性考核,达到0分层。     

湿热对PoP封装可靠性影响的研究

堆叠封装(package-on-package,PoP)是一种先进的三维封装。首先基于有限元分析方法对PoP封装进行建模,对PoP封装在潮湿环境中进行了吸湿和解吸附分析。研究了吸湿膨胀引入的湿应力和回流焊过程中引入的热应力对PoP封装可靠性的影响,与热膨相似,聚合物与非聚合物膨胀系数不同会导致封装中出现吸湿不匹配应力。模拟结果表明,最大湿-机械应力出现在封装边缘焊球的边角处,顶层封装的湿-热-机械应力均比底层封装大。顶层封装是PoP封装的关键因素,湿气与热应力一样对PoP封装的可靠性起着重要的作用。     

互连宽度对铜互连应力可靠性的影响

基于Cu的随动强化模型,用二维有限元分析方法,模拟分析了不同互连宽度对Cu互连热应力分布的影响。研究发现,当互连尺寸减小到一定宽度后,静水应力先减小,后略有增加;随线宽的减小,等效塑性应变的最大值逐渐减小,塑性应变最大值的位置由Cu互连上界面处转向Cu互连上界面边角处,而发生等效塑性应变的区域先减小后增加。讨论了在不同Cu互连结构条件下,应力状态和塑性应变对Cu互连可靠性的影响。     

气密性陶瓷封装内热应力的ANSYS分析

采用有限元方法,运用ANSYS软件,分析计算了气密性陶瓷封装管壳内温度及热应力分布,比较了4种粘接剂对芯片温度及热应力分布的影响。热分析表明,芯片中心处温度最高,边角处最低;不同粘接剂都因为厚度较薄,对芯片温度的分布无较大影响。热应力分析表明,由于热分布不均匀,使芯片与粘接剂的接触处有较大的热应力,主要集中在粘接剂与芯片的下底面,此处也是最容易导致芯片脱落失效的部分。对比4种粘接剂的结果发现:采用H35作粘接剂时,应力峰值为17.0MPa,但芯片与粘接剂和底座之间的热应力较大;采用PbSnAg焊料作粘接剂时,应力峰值为41.9MPa,但芯片与粘接剂和底座之间的热应力较小。     

多层薄膜微结构热应力计算

建立了以制作工艺为基础、适合多层薄膜微结构的热应力的计算公式。在Stoney方程相同的条件下,验证了所建模型的准确性。所建模型应用于多层微悬臂梁结构在残余应力作用下的形变计算,与实验测量结果的对比表明,误差在10%以内,说明所建模型具有非常好的实用性,可以为多层薄膜微结构设计和优化提供理论依据。     

利用激光光热技术研究材料应力对热扩散率的影响

根据光热光谱技术中的激光光热平行检测技术测量了材料具有应力时的热扩散率 ,根据所检测到的光热信号的振幅 ,由非线性拟合 ,确定出材料的热扩散率 ;由于入射光束移动的方便性 ,可实现对材料的点点测量 ,进而测量了材料在应力作用区域不同点上的热扩散率 ,结果发现当材料内存在应力时 ,造成材料的热扩散率变小 ,且随应力起伏变化而变化。同时设计了数据采集软件与双差电路 ,提高了测量精确度