倒裝芯片封裝內(nèi)部的應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、電子封裝是集成電路芯片轉(zhuǎn)化為實(shí)用電子產(chǎn)品過(guò)程中必不可少的一步,起到電子模塊互連、機(jī)械支撐、保護(hù)等作用,可以顯著地提高芯片的可靠性。針對(duì)高性能要求的電子封裝體系,倒裝封裝開(kāi)始成為高密度電子封裝的主流方法;同時(shí),三維封裝的出現(xiàn)也為更高密度的電子封裝提供可能。在電子封裝體系中,由于芯片、基板、焊球、下填料等材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)不同,在封裝工藝中很容易引入熱應(yīng)力,對(duì)芯片的性能及可靠性產(chǎn)生不良的影響。通過(guò)有效的方法測(cè)量電子封裝工藝過(guò)程中產(chǎn)生

2、的應(yīng)力,可以幫助了解封裝工藝條件對(duì)應(yīng)力大小的影響,對(duì)完善電子封裝工藝參數(shù),提高電子產(chǎn)品的可靠性有十分重要的意義。
  本文利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng),在SOI(Silicon-On-Insulator)片上制造力敏電阻,形成應(yīng)力傳感器芯片。通過(guò)在芯片上制造陣列分布的應(yīng)力傳感器,可以得到芯片表面應(yīng)力的分布狀況;同時(shí)設(shè)計(jì)鉑電阻作為溫度傳感器,測(cè)量在不同工藝溫度下芯片應(yīng)力的變化。利用四點(diǎn)彎曲的方法標(biāo)定力敏電阻的壓阻系數(shù),并通過(guò)柔性基板互連標(biāo)定力

3、敏電阻的溫度系數(shù),用以校準(zhǔn)溫度變化過(guò)程中芯片應(yīng)力的計(jì)算。
  將應(yīng)力傳感器陣列芯片(5×5陣列,8mm×8mm)倒裝鍵合于PCB(PrintedCircuit Board)基板,測(cè)量得到倒裝工藝所產(chǎn)生的應(yīng)力大小約為200-300MPa,且芯片邊緣及四角應(yīng)力略大于中心部位。對(duì)于不同尺寸的倒裝芯片,研究發(fā)現(xiàn)大尺寸芯片由于在倒裝過(guò)程中形變程度較大,由倒裝工藝所產(chǎn)生的應(yīng)力更大。在倒裝芯片底部填充不同性能的下填料,可以產(chǎn)生30-120MPa

4、不等的應(yīng)力,且固化應(yīng)力的大小隨下填料熱膨脹系數(shù)及固化時(shí)間的增大而增大。當(dāng)下填料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低于固化溫度時(shí),由于在固化過(guò)程中處于橡膠態(tài),而產(chǎn)生較大的形變,從而引起更大的固化應(yīng)力。在下填料的固化過(guò)程中,芯片應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象,當(dāng)結(jié)束固化并開(kāi)始降溫后,芯片應(yīng)力再次回升。通過(guò)熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),倒裝芯片應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)的增加而減小,對(duì)含有下填料的樣品則應(yīng)力變化不明顯。
  使用貼片膠實(shí)現(xiàn)倒裝芯片的三維疊層封裝,對(duì)于與底層芯片

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