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(lái)越廣泛,在使用過(guò)程中,溫度的波動(dòng),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(duì)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(jí)組裝的主流技術(shù),也是電子器件迅速發(fā)展的一項(xiàng)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(wèn)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(diǎn)可靠性以及研究方法等,提出了今后的研究方向,為進(jìn)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(guò)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(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行輔助分析,通過(guò)有限元模擬得到新產(chǎn)品或新設(shè)計(jì)的可靠度資料,避免了以往依靠實(shí)際樣本做可靠性實(shí)驗(yàn)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(shí),完善了PBGA封裝件的整體模型,采用了二級(jí)封裝模式,建立了可進(jìn)行熱-

3、結(jié)構(gòu)耦合分析的簡(jiǎn)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(lái)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(shí)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(diǎn)與PCB板連接的溫度和熱應(yīng)力分布,同時(shí)研究了材料的熱膨脹系數(shù)對(duì)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(shí)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(duì)于器件內(nèi)部的引線,熱膨脹失配導(dǎo)致的最大應(yīng)