多場載荷交互作用下FCBGA焊點(diǎn)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(diǎn)的電流密度的急劇增加，極易誘致焊點(diǎn)的電遷移失效問題。本文針對(duì)某型號(hào)倒裝芯片球柵陣列封裝(FCBGA)的焊點(diǎn)電遷移問題進(jìn)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(jìn)行熱-電-結(jié)構(gòu)耦合仿真模擬計(jì)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(jì)算結(jié)果;利用子模型技術(shù)，建立關(guān)鍵焊點(diǎn)的局部有限元模型，著重研究關(guān)鍵焊點(diǎn)的熱-電-結(jié)構(gòu)

2、分布特性。
　　 (2)基于關(guān)鍵焊點(diǎn)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(yù)測(cè)了焊點(diǎn)空洞形成的位置，并與焊點(diǎn)失效位置的SEM結(jié)果對(duì)比。結(jié)果表明:ADI法能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)焊點(diǎn)電遷移失效位置。同時(shí)，研究了多種驅(qū)動(dòng)機(jī)制(“電子風(fēng)力”、溫度梯度、應(yīng)力梯度和原子密度梯度)對(duì)電遷移失效的影響。結(jié)果表明:原子密度梯度對(duì)焊點(diǎn)電遷移的影響十分明顯，通常起到延緩作用;拉應(yīng)力一般將加速電遷移失效，壓應(yīng)力

3、將抑制電遷移現(xiàn)象;焊點(diǎn)在75℃左右時(shí)，溫度梯度對(duì)電遷移幾乎無影響。
　　 (3)引入空洞形成和擴(kuò)展的失效準(zhǔn)則，基于ADI法模擬了關(guān)鍵焊點(diǎn)的電遷移空洞演化的動(dòng)態(tài)過程。研究了ADI法在不同焊點(diǎn)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(duì)比多組試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了空洞形成和擴(kuò)展失效準(zhǔn)則可有效仿真電遷移空洞動(dòng)態(tài)演化過程。
　　 (4)利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)法(DOE)設(shè)計(jì)了多組試驗(yàn)組合，采用ADI法和電遷移空