PoP堆疊芯片組件的振動(dòng)疲勞可靠性研究.pdf

1、隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及大規(guī)模集成電路的普及，微電子技術(shù)也逐步形成和發(fā)展起來(lái)。微電子器件在電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，尤其是在各種移動(dòng)設(shè)備中。在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用的過(guò)程中，微電子器件不可避免地會(huì)受到機(jī)械振動(dòng)的影響，引起封裝焊點(diǎn)失效，縮短設(shè)備的使用壽命。調(diào)查研究表明，封裝焊點(diǎn)受應(yīng)力作用而引起的開(kāi)裂是微電子器件失效的主要原因。目前針對(duì)單層封裝結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)的振動(dòng)可靠性的已有一些研究，但是針對(duì)新型疊層封裝PoP(package-on-package)的研究

2、仍比較匱乏。本文針對(duì)PoP組件在振動(dòng)載荷下的動(dòng)態(tài)特性以及封裝焊點(diǎn)的疲勞可靠性進(jìn)行了測(cè)試和仿真研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　本文設(shè)計(jì)并制作了一塊包含不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的PoP組件樣品，采用力錘法對(duì)組件進(jìn)行模態(tài)測(cè)試。在ME'scope軟件中建立組件的模型，導(dǎo)入測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到樣品在四角螺栓固定條件下前五階的固有頻率和模態(tài)振型。利用有限元分析軟件ANSYS，建立了PoP組件的有限元模型，并對(duì)模型做了合理簡(jiǎn)化，進(jìn)行模態(tài)仿真分析，得到了前五

3、階的固有頻率和模態(tài)振型圖。對(duì)比模態(tài)測(cè)試與仿真的結(jié)果，誤差較小，振型基本一致，驗(yàn)證了模型的正確性，并分析了誤差的來(lái)源。
　　本文對(duì)PoP組件進(jìn)行了正弦振動(dòng)的疲勞可靠性測(cè)試。通過(guò)掃頻得到組件的共振頻率，驗(yàn)證模態(tài)測(cè)試的正確性。進(jìn)行了多組不同頻率、量級(jí)下的正弦定頻測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用雨流計(jì)數(shù)法進(jìn)行處理，得到不同激勵(lì)條件下的應(yīng)變幅值，利用疲勞壽命經(jīng)驗(yàn)公式和威布爾分布，分析了不同頻率大小、量級(jí)、芯片位置、焊點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)芯片焊點(diǎn)可靠性的影響。

4、r>　　本文對(duì)PoP組件進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)的疲勞可靠性測(cè)試與仿真?；谌龓Ъ夹g(shù)和線性疲勞損傷累積準(zhǔn)則，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到各芯片在隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)條件下的壽命。利用ANSYS建立的模型，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析，得到隨機(jī)振動(dòng)下組件的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D，分析不同芯片焊點(diǎn)的應(yīng)力變化趨勢(shì)，找到關(guān)鍵焊點(diǎn)的應(yīng)變，修正得到其等效應(yīng)變幅值，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算仿真條件下芯片的焊點(diǎn)壽命。比較實(shí)驗(yàn)和仿真的結(jié)果，誤差不大，變化趨勢(shì)一致。
　　綜上所述，本文主