微電子封裝界面強度的復合模式受力測試及數(shù)值模擬.pdf

1、在微電子封裝器件或微系統(tǒng)中,幾乎都是層狀的;而且,隨著芯片集成度的增加和機械應力的影響,界面層裂問題就成為微電子封裝器件失效的主要原因之一。對于界面層裂,通常都是采用裂紋尖端臨界能量釋放率(界面強度)來預測裂紋的擴展,由于界面強度依賴于界面的受力模式,一般的拉伸、彎曲受力測試是比較容易的,而復合模式的受力測試就比較困難了。而在絕大部分電子封裝器件中,界面所受的機械應力都是復合模式的。針對這種情況,設計一種新穎的復合模式受力的界面強度測試

2、裝置,用來測量界面在復合受力下的界面強度,以便為界面層裂的預測提供實驗依據(jù),進而改善仿真模型的計算精度,更好的預測界面層裂的發(fā)展規(guī)律。具體的內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1、對雙材料界面層裂所涉及的基本力學理論進行分析;通過對各種測試模式進行分析,綜合它們的優(yōu)缺點,設計出一種新穎的復合模式測試方法,此方法是由雙懸臂梁(DCB,模式Ⅰ)測試、末端加載剪切(ELS,模式Ⅱ)測試和單腿彎曲(SLB,模式Ⅱ)測試組合而成。對實驗裝置進行機械

3、結構設計,包括繪制圖紙在內(nèi);并制作實驗裝置。
　　2、制作測試試樣,裝配和調試實驗裝置,將其安裝到電子萬能材料試驗機上,然后進行實驗,通過改變加載臂長L的大小來實現(xiàn)試樣界面裂紋尖端的受力模式,實驗分別測定試樣在模式I、模式II及復合模式下裂紋擴展期間的裂紋長度及其對應的加載載荷和位移。最后對裝置進行誤差分析,并采用滯后循環(huán)曲線對裝置摩擦力進行校核。
　　3、建立每種測試模式下與裝置測試時的形狀和尺寸等同的不同裂紋長度的有限元

4、模型,以此裂紋長度下的載荷和位移為邊界條件代入有限元模型中,計算界面裂紋擴展時裂紋尖端的模式角及對應的臨界能量釋放率,并以模式角為參數(shù),來預測界面強度。
　　模擬結果表明:裝置所測試模式角為7?-78?,幾乎覆蓋0?到90?之間的應力模式角;而且,在每種測試模式下的模式角有一定的變化,主要趨勢是在測試初始階段,模式角趨向于模式Ⅰ;隨著裂紋長度的擴展,模式角逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。界面強度最小值并不是出現(xiàn)在模式Ⅰ測試,而是在模式角等于30