微電子芯片層疊封裝制造工藝過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)裂,因此,準(zhǔn)確地了解封裝組件在制造過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變情況,對(duì)于提高成品率和可靠性至關(guān)重要。但是,制造過(guò)程實(shí)驗(yàn)方法周期長(zhǎng),需要投入巨大的財(cái)力人力,而且由

2、于封裝尺寸非常小(毫米級(jí)),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(guò)程不僅經(jīng)濟(jì)省時(shí),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(gè)工藝過(guò)程,忽略了連續(xù)工藝步之間的相互影響。事實(shí)上,在封裝制造過(guò)程中,上一個(gè)工藝步引起的應(yīng)力、變形會(huì)傳遞至下一工藝步,因此,考慮工藝步連續(xù)性、實(shí)現(xiàn)工藝步間無(wú)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(dòng)等技術(shù)模擬了模塑成型、回流焊、板級(jí)貼裝等工藝過(guò)程,實(shí)現(xiàn)PoP封裝制造全過(guò)程模擬;分析了工藝過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力、變形對(duì)封裝失效的影響。(2)采用DoE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))和FEA(有限元法)相結(jié)合的方法,對(duì)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