超薄芯片無損剝離的機理研究與工藝優(yōu)化.pdf

1、芯片的剝離是完成單個裸芯片由晶圓盤向目標電路轉移的核心工藝之一，尤其是面對日趨超薄化的芯片，實現(xiàn)其無損剝離對于降低封裝成本，提高產品成品率、改善器件可靠性等有著顯著意義。本文從頂針推頂剝離工藝的力學建模、機理分析和相關試驗等方面對超薄芯片的無損剝離技術進行了深入系統(tǒng)的研究，并初步建立了芯片無損剝離的工藝優(yōu)化方法。本文主要研究工作和創(chuàng)新之處包括：
　　1)建立了芯片-膠層-基底粘結結構的力學模型。將較薄的柔軟膠層簡化為可描述結構剝離

2、和剪切行為的分布式彈簧組，并提出了與之相適應的解析求解方法。用彈簧的斷裂行為模擬薄芯片與柔性粘結基底之間的剝離過程，給出了芯片發(fā)生剝離的混合模式能量釋放率解析公式。
　　2)將粘結斷裂理論引入超薄芯片的剝離工藝機理分析，通過理論建模與虛擬斷裂有限元仿真技術，揭示了芯片粘結結構的幾何尺寸、材料物理屬性以及頂針推頂載荷等因素對芯片剝離的影響機制。研究了基底受預拉伸的周期陣列化芯片結構發(fā)生預剝離的機理，揭示了頂針推頂工藝促使芯片從粘結藍

3、膜上發(fā)生剝離的規(guī)律，并討論了多頂針工藝相比于單頂針的優(yōu)勢。
　　3)揭示了超薄芯片在三點彎曲強度測試過程中的非線性現(xiàn)象，并引入幾何大變形理論修正了傳統(tǒng)的線性測試評估公式，消除了因線性理論本身而引入的誤差以適應超薄芯片強度測試的要求。為方便將該非線性理論公式應用于實際工程測試，在傳統(tǒng)線性公式基礎上定義了修正因子，以逼近非線性理論公式的評估精度。
　　4)推導了材料臨界粘結斷裂能的實驗評估公式，并討論了粘結藍膜的可延展性對其剝離

4、評估公式的影響。結合剝離實驗，研究了軟質粘結藍膜的可剝離特性，揭示了粘結剝離的驅動剝離力、剝離角以及裂紋尖端傳播速度等之間的相互依賴關系，探索了如何獲得剝離發(fā)生之初始條件的可行實驗方法。
　　5)研究了超薄芯片發(fā)生粘結斷裂剝離與彎曲碎裂之間的競爭關系，并結合強度理論和Griffith斷裂準則，提出了超薄芯片成功實現(xiàn)無損剝離的判定標準。分析了芯片厚度和長度等對工藝窗口的影響，界定了傳統(tǒng)單頂針工藝與多頂針工藝的適用范圍，并給出了多頂針