超薄芯片疊層封裝熱可靠性分析與結(jié)構參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、多芯片疊層封裝是目前流行的3D封裝主要技術之一。由于盡量保持封裝體總厚度不變,單層芯片就要求越薄,芯片拉伸強度相應就會很小。在熱應力作用下超薄芯片可靠性問題顯得更為重要,比如極易出現(xiàn)翹曲、開裂等失效現(xiàn)象。這些問題主要是由各種封裝材料性能和幾何尺寸不匹配,以及封裝過程中溫度分布不均勻性等多種因素引起的,嚴重時會影響器件可靠性、焊接性能以及成品率等,成為電子封裝技術進一步發(fā)展的障礙。目前國內(nèi)大多是以單個芯片封裝為研究對象,對多層超薄芯片疊層

2、封裝的可靠性問題研究很少見,故很有必要對此種類型封裝器件的可靠性問題進行探討。
　　本文筆者選取一種典型的QFN(Quad Flat No-lead Package)形式的六層超薄芯片疊層封裝器件為研究對象。利用通用有限元軟件建立器件的三維有限元模型。分析了在回流焊和溫度循環(huán)載荷下器件的翹曲和熱應力分布情況;在以上模擬分析的基礎上,研究了模塑封材料參數(shù)特性以及部分封裝材料厚度變化對器件中疊層超薄芯片的翹曲和熱應力的影響;利用均勻試

3、驗設計方法及均勻設計軟件對器件結(jié)構參數(shù)進行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明:
　　(1)底層超薄芯片上等效應力最為集中。越靠上芯片應力值越小,即最底層芯片為整個封裝體結(jié)構中較容易出現(xiàn)失效的部位;從封裝體中心往外,越靠近邊角,變形越嚴重,即整個封裝體四角向下翹曲,呈現(xiàn)凸形。超薄芯片組與整個封裝體的翹曲趨勢保持一致,且最大值出現(xiàn)在最上層芯片邊緣處。
　　(2)基于模塑封溫度相關特性和線彈性下的芯片應力值與翹曲值均高于基于粘彈性模式下時的值,