芯片-各向異性導(dǎo)電膠膜-樹(shù)脂基板超聲互連工藝及機(jī)理研究.pdf

1、各向異性導(dǎo)電膠膜(ACF)作為一種新型的綠色電子封裝材料，由于其具有無(wú)鉛、互連間距小、封裝密度高、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，在微電子封裝領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。目前主要通過(guò)熱壓粘接工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)各向異性導(dǎo)電膠膜互連芯片和基板。然而，由于熱壓粘接時(shí)間較長(zhǎng)、粘接溫度過(guò)高，容易損傷芯片電路，并且造成大的熱變形與殘余應(yīng)力等工藝缺陷，嚴(yán)重降低了ACF互連器件的可靠性。因此，本文提出利用水平超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)芯片和FR-4樹(shù)脂基板的ACF互連工藝，通過(guò)試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬

2、的方法，研究了粘接工藝參數(shù)對(duì)芯片和FR-4樹(shù)脂基板的各向異性導(dǎo)電膠膜超聲互連質(zhì)量的影響規(guī)律，并獲得了優(yōu)化的超聲粘接工藝。本文主要工作包括:
　　 (1)通過(guò)超聲振動(dòng)粘接與剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，研究了超聲粘接工藝參數(shù)對(duì)ACF互連器件粘接強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn):超聲粘接功率和超聲粘接時(shí)間對(duì)ACF互連器件的粘接強(qiáng)度有顯著影響，粘接壓力和基板溫度的影響不大，最佳的超聲粘接工藝為:超聲粘接功率約為2.80W，超聲粘接時(shí)間約為2500ms，粘接壓

3、力為12～30N，基板溫度為50～80℃，此時(shí)ACF互連器件的粘接強(qiáng)度可達(dá)32N。
　　 (2)通過(guò)傅立葉變換紅外光譜分析方法，研究了超聲粘接工藝參數(shù)對(duì)ACF固化率的影響規(guī)律，初步探討了各向異性導(dǎo)電膠膜超聲互連的機(jī)理，結(jié)果發(fā)現(xiàn):超聲粘接功率和超聲粘接時(shí)間對(duì)ACF的固化率有顯著影響，粘接壓力和基板溫度的影響不大，在最佳超聲粘接工藝參數(shù)下，ACF的固化率均可達(dá)到90％以上，滿足ACF互連器件的可靠性要求;建立了ACF固化率與超聲粘接

4、工藝參數(shù)的關(guān)聯(lián)模型，可用來(lái)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)超聲粘接后ACF的固化率。
　　 (3)利用有限元軟件ABAQUS對(duì)ACF互連器件的剪切破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明:采用VUMAT子程序?qū)崿F(xiàn)的指數(shù)型內(nèi)聚力模型比ABAQUS本身提供的雙線性內(nèi)聚力模型能更準(zhǔn)確的模擬ACF互連器件的剪切破壞過(guò)程;在指數(shù)型內(nèi)聚力模型中，內(nèi)聚強(qiáng)度τmax和內(nèi)聚能φ是影響模擬精度的主要參數(shù)，且確定在優(yōu)化的工藝參數(shù)下的ACF互連器件界面的內(nèi)聚力參數(shù)分別為特征長(zhǎng)度δ=