微電子封裝界面強(qiáng)度的復(fù)合模式受力測(cè)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(jī)械應(yīng)力的影響,界面層裂問(wèn)題就成為微電子封裝器件失效的主要原因之一。對(duì)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(qiáng)度)來(lái)預(yù)測(cè)裂紋的擴(kuò)展,由于界面強(qiáng)度依賴(lài)于界面的受力模式,一般的拉伸、彎曲受力測(cè)試是比較容易的,而復(fù)合模式的受力測(cè)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(jī)械應(yīng)力都是復(fù)合模式的。針對(duì)這種情況,設(shè)計(jì)一種新穎的復(fù)合模式受力的界面強(qiáng)度測(cè)試

2、裝置,用來(lái)測(cè)量界面在復(fù)合受力下的界面強(qiáng)度,以便為界面層裂的預(yù)測(cè)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),進(jìn)而改善仿真模型的計(jì)算精度,更好的預(yù)測(cè)界面層裂的發(fā)展規(guī)律。具體的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1、對(duì)雙材料界面層裂所涉及的基本力學(xué)理論進(jìn)行分析;通過(guò)對(duì)各種測(cè)試模式進(jìn)行分析,綜合它們的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種新穎的復(fù)合模式測(cè)試方法,此方法是由雙懸臂梁(DCB,模式Ⅰ)測(cè)試、末端加載剪切(ELS,模式Ⅱ)測(cè)試和單腿彎曲(SLB,模式Ⅱ)測(cè)試組合而成。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行機(jī)械

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括繪制圖紙?jiān)趦?nèi);并制作實(shí)驗(yàn)裝置。
　　2、制作測(cè)試試樣,裝配和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置,將其安裝到電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)改變加載臂長(zhǎng)L的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)試樣界面裂紋尖端的受力模式,實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定試樣在模式I、模式II及復(fù)合模式下裂紋擴(kuò)展期間的裂紋長(zhǎng)度及其對(duì)應(yīng)的加載載荷和位移。最后對(duì)裝置進(jìn)行誤差分析,并采用滯后循環(huán)曲線(xiàn)對(duì)裝置摩擦力進(jìn)行校核。
　　3、建立每種測(cè)試模式下與裝置測(cè)試時(shí)的形狀和尺寸等同的不同裂紋長(zhǎng)度的有限元

4、模型,以此裂紋長(zhǎng)度下的載荷和位移為邊界條件代入有限元模型中,計(jì)算界面裂紋擴(kuò)展時(shí)裂紋尖端的模式角及對(duì)應(yīng)的臨界能量釋放率,并以模式角為參數(shù),來(lái)預(yù)測(cè)界面強(qiáng)度。
　　模擬結(jié)果表明:裝置所測(cè)試模式角為7?-78?,幾乎覆蓋0?到90?之間的應(yīng)力模式角;而且,在每種測(cè)試模式下的模式角有一定的變化,主要趨勢(shì)是在測(cè)試初始階段,模式角趨向于模式Ⅰ;隨著裂紋長(zhǎng)度的擴(kuò)展,模式角逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。界面強(qiáng)度最小值并不是出現(xiàn)在模式Ⅰ測(cè)試,而是在模式角等于30