基于三维多芯片柔性封装的热应力分析

利用ANSYS软件针对一种三维多芯片柔性封装结构进行建模,通过有限元2D模型模拟该封装结构在热循环温度-40~125℃条件下产生的热应力/应变情况,讨论了芯片厚度、基板厚度、微凸点高度及模塑封材料对热应力/应变的影响。结果表明,三维多芯片柔性封装体的等效热应力发生在微凸点与芯片的连接处,其数值随着芯片厚度的减薄呈递减趋势;基板厚度也对热应变有一定的影响;增加微凸点高度有利于减小等效热应力;通过比较塑封材料得知,采用热膨胀系数较大,且杨氏模量与温度的依赖关系较强的模塑封材料进行塑封会产生较大应变。     

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。     

基板型模块的直压模塑和注塑模塑分析

模塑是半导体封装中十分重要的工艺,不同结构特性的基板型模块对模塑工艺要求也不同。分析了基板型模块直压模塑和注塑模塑的特性及效果,包括模塑外观、翘曲、金丝冲丝以及模塑料的填充性,并对比分析不同复杂度结构的基板型模块模塑料的填充效果,发现直压模塑和注塑模塑各有优劣。直压模塑工艺的模塑料不流动特性使其在填充流动小的封装中具有明显的优势。明确了两种模塑技术的不同适用性,为不同应用中选择合适的模塑工艺方案提供指导。     

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.     

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。     

采用叠层焊点的PBGA组件温度场模拟分析

运用有限元软件ANSYS建立了采用叠层焊点的塑料球栅阵列(Plastic Ball Grid Array,PBGA)结构有限元分析模型,基于该模型对PBGA结构在典型工作环境下的稳态温度场分布进行了模拟,对比传统单层焊点与叠层焊点对PBGA结构温度场的影响,并分析了焊点高度和PBGA结构各部分材料导热系数对内部温度的影响。结果表明:焊点结构形式(单层和叠层)和焊点高度对PBGA组件温度场影响不大;PCB的导热系数对PBGA组件温度场影响最大,其次是塑封和基板,粘结剂对PBGA组件温度场影响很小。     

基于埋置式基板的三维多芯片组件的翘曲研究

 采用粘塑性有限元焊球模型以及大形变理论研究了三维多芯片组件(3D-MCM)的翘曲形态特征及其成因,结果表明基板腔室的存在使埋置式基板形成了双弓形翘曲形态,焊球的粘塑性使组件在温度循环中出现了翘曲回滞现象.基板中心空腔能改变基板翘曲形态,有利于减小基板翘曲,并有利于提高倒扣焊器件的热机械可靠性.底充胶能够增强3D-MCM的互连强度,并且能够有效降低3D-MCM温度循环后的残留翘曲度.底充胶的热膨胀系数(CTE)过高可能引发3D-MCM新的失效模式.3D-MCM的云纹干涉实验结果与数值分析结果相符较好.     

PBGA固化后产生翘曲的有限元模拟分析

由于PBGA器件中各材料热膨胀系数有差异,固化后易产生翘曲变形。采用有限元模拟法对PBGA器件的EMC封装固化和后固化过程进行了分析。结果表明:固化过程是影响翘曲的关键过程,残余应力增加,翘曲变形有所增加。如固化后最大残余应力为95.24MPa,翘曲位移为0.1562mm;后固化以后最大残余应力为110.3MPa,翘曲位移为0.1674mm,翘曲位移增加值仅为0.0112mm。适当增加硅粉填充剂的含量,可以减小固化工艺后的翘曲变形。     

芯片堆叠FPBGA产品翘曲度分析研究

翘曲问题广泛存在于基板类封装产品中,对于堆叠芯片FPBGA产品来说,控制产品的翘曲十分重要。在分析堆叠芯片FPBGA产品翘曲度与材料的热膨胀系数、体积、温度变化量关系的基础上,将翘曲仿真模拟和DOE相结合,确定出模塑料和芯片是影响翘曲度的主要因素,并找到最优化值。测量基板和产品的实际翘曲度,对比印证了仿真模拟的正确性,为设计开发类似产品时减小翘曲度提供了有效参考。     

日本CCL技术的新进展（三、下）——日立化成工业公司近年IC封装用基板材料技术新成果综述

(接覆铜板资讯2009.1)5.低热膨胀率树脂的选择解决封装用薄型化基板材料受热翘曲大的问题,世界覆铜板(CCL)业界中通常是从降低基板材料热膨胀系数入手。近些年来,在降低基板材料的热膨胀系数的手段方面,多是通过     

PBGA无铅焊点热可靠性优化研究

在田口实验法的基础上,采用非线性有限元建模,对温度循环载荷作用下的PBGA无铅焊点进行可靠性优化研究。L18(21×37)田口正交表被选用来分析PBGA封装体的8个控制因子,包括PCB的尺寸和厚度、基板的尺寸和厚度、焊点的直径和高度、芯片以及塑封的厚度。通过田口实验法,得出了关于PBGA最佳的结构参数组合,其中最重要的控制因子为基板厚度和焊点高度,最佳参数分别为0.66mm和0.60mm。     

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.     

超薄芯片叠层封装器件热可靠性分析

采用通用有限元软件MSC.Marc,模拟分析了一种典型的多层超薄芯片叠层封装器件在经历回流焊载荷后的热应力及翘曲分布情况,研究了部分零件厚度变化对器件中叠层超薄芯片翘曲、热应力的影响。结果表明:在整个封装体中,热应力最大值(116.2 MPa)出现在最底层无源超薄芯片上,结构翘曲最大值(0.028 26 mm)发生于模塑封上部边角处。适当增大模塑封或底层无源芯片的厚度或减小底充胶的厚度可以减小叠层超薄芯片组的翘曲值;适当增大底层无源超薄芯片的厚度(例如0.01 mm),可以明显减小其本身的应力值10 MPa以上。     

新一代层叠封装(PoP)的发展趋势及翘曲控制

便携式移动设备是当今半导体集成电路行业的主要发展动力。其对封装的挑战,除电性能的提高外,还强调了小型化和薄型化。层叠封装(PoP)新的趋势,包括芯片尺寸增大、倒装技术应用、超薄化等,进一步增加了控制封装翘曲的难度。超薄封装的翘曲大小及方向与芯片尺寸、基板和塑封层厚度,以及材料特性密切相关。传统的通用封装方案已不再适用,需要根据芯片设计及应用,对封装设计、材料等因素加以优化,才能满足翘曲控制要求。另外,基板变薄后,来自不同供应商的基板可能出现不同的封装翘曲反应,需要加强对基板设计公差及供应链的管控。     

PCB翘曲度成因与对策

1 引言自从PCB诞生以来,PCB产品总是存在着不同程度的翘曲度问题,这是因为PCB是由覆铜箔基板、B-阶段材料(多层板时)并经一系列加工处理而制得的。而覆铜箔基板又是由铜箔、B-阶段材料(又称半固化片)等加工而成,其中B-阶段材料又是由玻璃纤维和树脂来构成的。所以PCB翘曲度是由PCB各种原材料及其一系列加工过程(或因素)来确定着的。 PCB翘曲度从本质上来说,它是由     

PBGA向FBGA转变过程中的挑战

文章论述了微电子封装技术的现状与发展趋势。介绍了两种高密度集成电路封装形式：PBGA和FBGA的特性和应用。论述了高密度产品由FBGA替代PBGA封装过程中遇到的主要问题，并从焊线、锡球和PCB的电路线设计三个方面给出了短路的解决方法。同时，通过实例，比较了PBGA和FBGA封装工艺流程、封装所用主要材料、基板布局设计和产品的外形尺寸等。最后，给出了FBGA与PBGA相比较带来的经济效益和技术优势，以及FBGA替代PBGA产品的封装合格率和测试合格率．     

国外工艺文献导读

最佳化无铅SMT工艺参数；新的薄的高性能有机基板；免清洗真是清洗挑战吗?集成器件编程到工厂的车间；使用无铅焊料01005的设计与组装；无铅组装的PBGA封装翘曲和对传统MSL分类的影响；半导体照明封装技术一吴懿平，环球SMT与封装。     

塑封IC翘曲问题

为分析封装材料及模塑过程参数对塑封IC翘曲的影响,本文先介绍塑料四边引线扁平封装(PQFP)使用的环氧模塑化合物(EMC)的热特性。并对不同模塑样品的聚合程度(DOC)、热膨胀系数(CTE)、玻璃转变温度Tg、剪切模量G等,运用各种热分析技术进行测量。结合不同封装过程参数,运用三维有限元分析法进行封装翘曲预测。最后对塑料四边引线扁平封装(PQFP)IC翘曲的测量值与预测值进行比较。     

焊球阵列封装(BGA)中吸水性测量概述

塑料焊球阵列封装(PBGA)对爆米花裂纹的抵抗力较小,一旦因焊接产生的高温使水汽迅速地扩展,就会发生此种现象。在粘片胶处发生爆米花现象,因此,必须研究在粘片胶附近发生的吸水性和解吸现象。本文主要讨论BGA中爆米花裂纹产生的机理,特别是对吸水性分布情况的探讨。用重水进行模拟分析,因为重水与水的吸收性比较接近。采用飞行时间次级离子质谱分析法(TOF-SIMS)来测量重水吸收性分布。弄清BGA封装主要是通过模塑包封部分的上部吸收水分的,由基板吸收的水分是少量的。因BGA基板具有叠层结构,水分不能首先透过基板。应优化BGA封装系统的设计,使其不易产生爆米花裂纹。     

IGBT模块回流焊工艺中预翘曲铜基板的研究

IGBT模块铜基板的平整度对于模块的可靠性至关重要,在工业生产中,往往会通过机械的方法使平整的铜基板预翘曲成凹形,从而达到使铜基板在回流焊之后变得平整目的.基于Anand粘塑性模型,通过有限元的方法建立回流焊工艺模型分析整个回流过程中铜基板翘曲变化.研究了DBC铜层图形对因回流引起的铜基板翘曲的影响,分析了铜基板预翘曲量对回流中基板翘曲变化的影响.研究结果表明,铜层图形对回流中铜基板翘曲的影响较小,预翘曲量的大小对回流中铜基板翘曲变化方向影响较小,回流中基板翘曲变化量近似为一常数.一种有效地分析回流焊工艺过程的方法被提出,为封装工艺工程师提供了重要参考,对工业生产具有重要的指导意义.