疊層芯片封裝的熱濕機(jī)械可靠性研究.pdf

1、疊層芯片封裝(SCSP)作為三維封裝的一種形式，在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等便攜式數(shù)字電子產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛。雖說(shuō)SCSP有著許多優(yōu)點(diǎn)，但其可靠性問(wèn)題是值得深入研究。濕熱-機(jī)械應(yīng)力對(duì)疊層芯片封裝的可靠性影響是一個(gè)主要的研究問(wèn)題。在塑料封裝中，聚合物材料吸收濕氣所引起的機(jī)械應(yīng)力對(duì)塑料封裝的可靠性受到極大的影響。封裝材料由吸濕所引起的濕膨脹以及在回流焊過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)封裝的完整性和可靠性有著重要的影響。因此，研究疊層芯片封裝中的濕熱分布以及可靠性

2、影響是非常重要的。本文主要利用實(shí)驗(yàn)以及有限元分析方法探討了SCSP封裝在濕熱環(huán)境下的可靠性問(wèn)題。
　　 本文對(duì)雙層芯片的SCSP封裝進(jìn)行了濕氣吸附、解吸附以及回流焊實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中得到的濕氣擴(kuò)散特征進(jìn)行分析，并對(duì)濕氣擴(kuò)散特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)疊層芯片封裝的吸濕過(guò)程存在著Non-Fickian擴(kuò)散行為，這可能是由于在擴(kuò)散過(guò)程中存在兩階段擴(kuò)散。同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)研究了在回流焊中濕熱機(jī)械應(yīng)力對(duì)疊層芯片封裝的界面分層影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在

3、經(jīng)過(guò)濕氣預(yù)處理(85℃/85％RH/168h)后，回流焊過(guò)程中引入的濕熱機(jī)械應(yīng)力對(duì)封裝的可靠性有著重要影響。利用有限元軟件對(duì)雙層芯片的SCSP封裝進(jìn)行了建模，模型包括濕氣擴(kuò)散以及濕熱機(jī)械應(yīng)力模型。對(duì)封裝進(jìn)行濕氣擴(kuò)散模擬，研究封裝在不同時(shí)間的瞬態(tài)濕氣分布情況。經(jīng)過(guò)168小時(shí)濕氣預(yù)處理后，封裝的模塑料和基板材料基本上達(dá)到飽和。模擬結(jié)果表明，濕應(yīng)力和熱機(jī)械應(yīng)力對(duì)封裝的可靠性有著重要的影響，在回流焊載荷下，最大應(yīng)力出現(xiàn)在底層芯片的邊角處。因此，