封裝包封層材料環(huán)氧模塑料材料失效對(duì)芯片可靠性的影響研究.pdf

1、環(huán)氧模塑料是電子封裝中芯片的外包封材料，是一種新型復(fù)合材料，它保證芯片免受灰塵、水分、沖擊、振動(dòng)和化學(xué)物質(zhì)等外界因素的干擾，保證電子元器件正常工作。本文利用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)環(huán)氧模塑料的微觀力學(xué)性能和高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，得到了以下結(jié)論 ：
　　 1.采用納米壓痕技術(shù)對(duì)電子封裝用KL-4500-1S型環(huán)氧模塑料進(jìn)行了測(cè)試，得到了環(huán)氧模塑料的載荷位移曲線，彈性模量和硬度。利用納米壓痕硬度測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

2、采用數(shù)值模擬的方法，建立了環(huán)氧模塑料壓痕實(shí)驗(yàn)中載荷－位移曲線與其彈塑性材料參數(shù)之間的關(guān)系，確定環(huán)氧模塑料的特征應(yīng)力和特征應(yīng)變。建立了電子封裝用KL-4500-1S型環(huán)氧模塑料的冪指數(shù)本構(gòu)關(guān)系模型。
　　 2.利用帶溫控系統(tǒng)的微型霍普金森壓桿(SHPB)裝置，對(duì)直徑6mm，高3mm的環(huán)氧模塑料圓柱形餅料試件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，與準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)比。研究結(jié)果表明環(huán)氧模塑料在準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)條件下，體現(xiàn)出脆性性質(zhì)；在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中隨著應(yīng)變率的增加，

3、材料的屈服強(qiáng)度和流動(dòng)應(yīng)力有顯著的提高，材料表現(xiàn)出應(yīng)變率效應(yīng)。在溫度 范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，環(huán)氧模塑料有輕微的軟化，強(qiáng)度減弱，反之則材料變硬，強(qiáng)度增大。此外，環(huán)氧模塑料表現(xiàn)出應(yīng)變硬化特征，即流動(dòng)應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣黾拥默F(xiàn)象。建立了電子產(chǎn)品正常工作溫度60℃下的環(huán)氧模塑料的Cowper-Symonds彈塑性本構(gòu)模型和朱-王-唐非線性粘彈性本構(gòu)模型，確定了本構(gòu)模型的材料常數(shù)，得到了環(huán)氧模塑料的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系。
　　 3.采用ANSYS/

4、LSDYNA有限元軟件，根據(jù)Input-G方法，以JEDEC規(guī)范中沖擊條件B，作用時(shí)間為0.5ms的半正弦的加速度脈沖作為載荷，對(duì)VFBGA封裝在板級(jí)跌落條件下環(huán)氧模塑料的可靠性進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論：在跌落沖擊條件下，機(jī)械沖擊引起的PCB板彎曲或振動(dòng)是導(dǎo)致環(huán)氧模塑料層發(fā)生破壞的根本原因；數(shù)值模擬分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在跌落沖擊中環(huán)氧模塑料的垂直應(yīng)力是包封層發(fā)生破壞的主要應(yīng)力；環(huán)氧模塑料層中部受到的破壞應(yīng)力遠(yuǎn)大于其四周受到的應(yīng)力；對(duì)應(yīng)電路板長(zhǎng)