基于球柵陣列引線鍵合封裝結(jié)構(gòu)的熱特性與熱應(yīng)力研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,微電子器件的應(yīng)用越來越廣泛,在使用過程中,溫度的波動,造成器件各層材料之間出現(xiàn)較大熱應(yīng)力。目前,封裝行業(yè)對器件的熱載荷可靠性做了大量的理論研究工作。引線鍵合是集成電路第一級組裝的主流技術(shù),也是電子器件迅速發(fā)展的一項關(guān)鍵技術(shù),但應(yīng)用于引線互連技術(shù)還有許多有待研究的問題。本文介紹了引線鍵合的材料、工藝、主要失效形式、影響因素、焊點可靠性以及研究方法等,提出了今后的研究方向,為進一步研究球柵陣列引線鍵合封裝結(jié)構(gòu)提供

2、了重要參考。 首先,本文在研究過程中,采用理論分析為主,以傳熱學(xué)理論、熱力學(xué)、材料力學(xué)理論、有限元理論、工程數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),并與計算機軟件相結(jié)合的方法進行研究。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS進行輔助分析,通過有限元模擬得到新產(chǎn)品或新設(shè)計的可靠度資料,避免了以往依靠實際樣本做可靠性實驗的繁瑣,從而可以節(jié)省大量的開發(fā)成本,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。 其次,本文在模擬時,完善了PBGA封裝件的整體模型,采用了二級封裝模式,建立了可進行熱-

3、結(jié)構(gòu)耦合分析的簡化模型。提出了施加溫度載荷和功率載荷的兩種不同加載方法來求解溫度和熱應(yīng)力,將熱傳導(dǎo)分析和結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合,得到更加符合實際的溫度和應(yīng)力分布規(guī)律。著重分析了引線的溫度和熱應(yīng)力,焊點與PCB板連接的溫度和熱應(yīng)力分布,同時研究了材料的熱膨脹系數(shù)對PBGA器件封裝溫度和應(yīng)力的影響。 最后,在循環(huán)溫度載荷下,研究了球柵陣列封裝結(jié)構(gòu)隨時間變化的溫度特性和應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律,從理論上揭示出對于器件內(nèi)部的引線,熱膨脹失配導(dǎo)致的最大應(yīng)