微電子芯片層疊封裝制造工藝過程的有限元模擬.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品的小型化,元件堆疊封裝(PoP)逐漸興起,PoP封裝的制造工藝過程是保證半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的最關(guān)鍵因素之一。由于封裝器件是由熱性能不同的材料組成,在封裝加工過程中,封裝體將受到多次熱載荷和機(jī)械載荷,產(chǎn)生應(yīng)力和變形。在芯片封裝完成之前,應(yīng)力就可能引起芯片失效、封裝翹曲、分層或開裂,因此,準(zhǔn)確地了解封裝組件在制造過程中的應(yīng)力應(yīng)變情況,對于提高成品率和可靠性至關(guān)重要。但是,制造過程實驗方法周期長,需要投入巨大的財力人力,而且由

2、于封裝尺寸非常小(毫米級),獲取數(shù)據(jù)困難?；谟邢拊獢?shù)值模擬方法模擬PoP封裝制造工藝過程不僅經(jīng)濟(jì)省時,而且能提供更為全面的數(shù)據(jù)。
　　 目前較多研究主要集中在某一單個工藝過程,忽略了連續(xù)工藝步之間的相互影響。事實上,在封裝制造過程中,上一個工藝步引起的應(yīng)力、變形會傳遞至下一工藝步,因此,考慮工藝步連續(xù)性、實現(xiàn)工藝步間無縫連接的數(shù)值模擬方法十分重要。
　　 本文(1)在建立PoP結(jié)構(gòu)3維有限元模型基礎(chǔ)上,考慮了模塑化合物

3、的化學(xué)收縮和熱收縮以及材料屬性隨溫度變化的情況,利用有限元的單元生死、重啟動等技術(shù)模擬了模塑成型、回流焊、板級貼裝等工藝過程,實現(xiàn)PoP封裝制造全過程模擬;分析了工藝過程中產(chǎn)生的應(yīng)力、變形對封裝失效的影響。(2)采用DoE(實驗設(shè)計)和FEA(有限元法)相結(jié)合的方法,對封裝器件中基板、芯片、模塑化合物的結(jié)構(gòu)尺寸以及基板、模塑化合物的材料參數(shù)進(jìn)行了研究,控制翹曲現(xiàn)象。
　　 本文研究的結(jié)論有助于電子封裝工程師了解PoP加工工藝中影