微電子封裝界面屬性與層裂預(yù)測研究.pdf

1、封裝器件本質(zhì)上是多材料的組合體。在制造過程中不同材料間的匹配性差是引起封裝器件熱機械失效的主要原因之一。本文主要對封裝器件由材料匹配性差引起的界面層裂問題開展研究,具體研究了環(huán)氧模塑封材料(EMC)與銅引線框架構(gòu)成的界面。通過實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法建立了界面屬性與加載模式、溫度之間的關(guān)系,利用有限元法證明了界面參數(shù)計算方法和內(nèi)聚力法分析方法的正確性和可靠性,并利用有限元法分析了界面參數(shù)對層裂模擬結(jié)果的影響,基于計算獲得的界面參數(shù)結(jié)合

2、內(nèi)聚力法預(yù)測了封裝器件的界面層裂。研究的內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　(1)層裂斷裂實驗。介紹了適合測試小尺寸、多溫度、多種加載模式的斷裂實驗裝置-改善型的復(fù)合模式彎曲(MMMBT);測試了由EMC與銅引線框架構(gòu)成的樣品在四種加載模式下的層裂實驗;建立了界面屬性與加載模式之間的關(guān)系。
　　(2)臨界能量釋放率GC計算。根據(jù)能量釋放率G作為界面層裂擴展的判據(jù),應(yīng)用J積分計算了四種加載模式下G值;通過裂紋表面位移外推法(CSD

3、EM)建立了G與加載模式之間的關(guān)系,基于此推導(dǎo)出了純拉模式(Mode I)和純剪切模式(Mode II)的G值。
　　(3)內(nèi)聚力法層裂模擬。介紹了雙線性內(nèi)聚力法則,依據(jù)相關(guān)計算方法確定了界面層裂模擬的界面其他相關(guān)參數(shù)-界面剛度值(K)和界面強度值(σ);應(yīng)用內(nèi)聚力法模擬再現(xiàn)了MMMBT層裂實驗,系統(tǒng)性的分析了界面參數(shù)對模擬結(jié)果的影響程度;基于二維和三維的模擬結(jié)果,證明了界面參數(shù)計算方法和內(nèi)聚力模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性。