多場載荷交互作用下FCBGA焊點的電遷移失效研究.pdf

1、隨著微電子封裝逐步向微型化、輕量化、高性能、低成本發(fā)展，互連焊點的電流密度的急劇增加，極易誘致焊點的電遷移失效問題。本文針對某型號倒裝芯片球柵陣列封裝(FCBGA)的焊點電遷移問題進行了研究，主要工作和結(jié)果如下:
　　 (1)建立FCBGA多物理場有限元模型，進行熱-電-結(jié)構(gòu)耦合仿真模擬計算，研究分析FCBGA全模型的溫度場、電場及結(jié)構(gòu)場分布的計算結(jié)果;利用子模型技術(shù)，建立關(guān)鍵焊點的局部有限元模型，著重研究關(guān)鍵焊點的熱-電-結(jié)構(gòu)

2、分布特性。
　　 (2)基于關(guān)鍵焊點的熱-電-結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，基于通量散度法(AFD)和原子密度積分法(ADI)兩種方法分別預測了焊點空洞形成的位置，并與焊點失效位置的SEM結(jié)果對比。結(jié)果表明:ADI法能較準確地預測焊點電遷移失效位置。同時，研究了多種驅(qū)動機制(“電子風力”、溫度梯度、應力梯度和原子密度梯度)對電遷移失效的影響。結(jié)果表明:原子密度梯度對焊點電遷移的影響十分明顯，通常起到延緩作用;拉應力一般將加速電遷移失效，壓應力

3、將抑制電遷移現(xiàn)象;焊點在75℃左右時，溫度梯度對電遷移幾乎無影響。
　　 (3)引入空洞形成和擴展的失效準則，基于ADI法模擬了關(guān)鍵焊點的電遷移空洞演化的動態(tài)過程。研究了ADI法在不同焊點網(wǎng)格密度下的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:ADI算法穩(wěn)定，基本不依懶于網(wǎng)格的密度大小;并對比多組試驗結(jié)果，驗證了空洞形成和擴展失效準則可有效仿真電遷移空洞動態(tài)演化過程。
　　 (4)利用試驗設(shè)計法(DOE)設(shè)計了多組試驗組合，采用ADI法和電遷移空