微電子封裝界面強(qiáng)度的復(fù)合模式受力測試及數(shù)值模擬.pdf

1、在微電子封裝器件或微系統(tǒng)中,幾乎都是層狀的;而且,隨著芯片集成度的增加和機(jī)械應(yīng)力的影響,界面層裂問題就成為微電子封裝器件失效的主要原因之一。對于界面層裂,通常都是采用裂紋尖端臨界能量釋放率(界面強(qiáng)度)來預(yù)測裂紋的擴(kuò)展,由于界面強(qiáng)度依賴于界面的受力模式,一般的拉伸、彎曲受力測試是比較容易的,而復(fù)合模式的受力測試就比較困難了。而在絕大部分電子封裝器件中,界面所受的機(jī)械應(yīng)力都是復(fù)合模式的。針對這種情況,設(shè)計(jì)一種新穎的復(fù)合模式受力的界面強(qiáng)度測試

2、裝置,用來測量界面在復(fù)合受力下的界面強(qiáng)度,以便為界面層裂的預(yù)測提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),進(jìn)而改善仿真模型的計(jì)算精度,更好的預(yù)測界面層裂的發(fā)展規(guī)律。具體的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1、對雙材料界面層裂所涉及的基本力學(xué)理論進(jìn)行分析;通過對各種測試模式進(jìn)行分析,綜合它們的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種新穎的復(fù)合模式測試方法,此方法是由雙懸臂梁(DCB,模式Ⅰ)測試、末端加載剪切(ELS,模式Ⅱ)測試和單腿彎曲(SLB,模式Ⅱ)測試組合而成。對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行機(jī)械

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括繪制圖紙?jiān)趦?nèi);并制作實(shí)驗(yàn)裝置。
　　2、制作測試試樣,裝配和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置,將其安裝到電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過改變加載臂長L的大小來實(shí)現(xiàn)試樣界面裂紋尖端的受力模式,實(shí)驗(yàn)分別測定試樣在模式I、模式II及復(fù)合模式下裂紋擴(kuò)展期間的裂紋長度及其對應(yīng)的加載載荷和位移。最后對裝置進(jìn)行誤差分析,并采用滯后循環(huán)曲線對裝置摩擦力進(jìn)行校核。
　　3、建立每種測試模式下與裝置測試時(shí)的形狀和尺寸等同的不同裂紋長度的有限元

4、模型,以此裂紋長度下的載荷和位移為邊界條件代入有限元模型中,計(jì)算界面裂紋擴(kuò)展時(shí)裂紋尖端的模式角及對應(yīng)的臨界能量釋放率,并以模式角為參數(shù),來預(yù)測界面強(qiáng)度。
　　模擬結(jié)果表明:裝置所測試模式角為7?-78?,幾乎覆蓋0?到90?之間的應(yīng)力模式角;而且,在每種測試模式下的模式角有一定的變化,主要趨勢是在測試初始階段,模式角趨向于模式Ⅰ;隨著裂紋長度的擴(kuò)展,模式角逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。界面強(qiáng)度最小值并不是出現(xiàn)在模式Ⅰ測試,而是在模式角等于30