电子封装中材料的几何尺寸对翘曲的影响

《电子封装中材料的几何尺寸对翘曲的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第26卷第3期力学季刊Vol.26No.32005年9月CHINESEQUARTERLYOFMECHANICSSep.2005电子封装中材料的几何尺寸对翘曲的影响张士元,郑百林,张伟伟,贺鹏飞(同济大学航空航天与力学学院,上海200092)摘要:电子器件的封装技术是制约集成电路发展的关键环节之一。封装中各材料(基底、粘结层、芯片及封装材料)的几何尺寸、材料性能的差异引起的翘曲问题严重影响芯片的可靠性和焊接性能。本文采用数值分析方法,并考虑玻璃态转化温度(Tg)对材料性能(弹性模量和热膨胀系数)的影响,研究了尺寸变化对芯片翘曲的影响。分析表明基底与芯片厚度比和封装材料

2、与芯片厚度比的变化对翘曲的影响较大,基底与芯片面积比和粘结层与芯片高度比的变化对整体翘曲的影响较小,本文结果为进一步封装设计提供理论依据。关键词:电子封装;有限元;几何尺寸;翘曲中图分类号:TQ320文献标识码:A文章编号:025420053(2005)03250625NumericalSimulationforElectronicPackageWarpageduetoGeometricalDimensionZHANGShi2yuan,ZHENGBai2lin,ZHANGWei2wei,HEPeng2fei(SchoolofAerospaceEngineeringa

3、ndAppliedMechanics,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Electronicpackageplaysanimportantroleinintegratecircuit.Thereliabilityandthesolder2abilityofelectronicpackagearesignificantlyaffectedbythewarpageresultedfromthemismatchofmate2rialproperties,suchasYoungpsmodulus,Poissonps

4、ratioandcoefficientofthermalexpansionandthegeo2metricalstructureofeachcomponentforelectronicpackage.TheeffectivenessofGlassTransitionTem2peratureonmaterialpropertieswasconsidered.Thenumericalanalysisresultsareapplicabletotheprac2ticaldesignofreliableelectronicpackage.Keywords:electroni

5、cpackage;numericalanalysis;geometricalstructure;warpage从80年代后期起,电子产品正朝着小型化、多功能、大功率、适应性强等方向发展,而电子器件的封装[1~3]技术是制约集成电路发展的关键环节。然而,电子器件在封装中由于各种材料的尺寸和材料性能的差异在较大的温差作用下引起的翘曲问题已严重地影响电子器件的可靠性、焊接性能和成品率,因此,翘曲已成为电子封装结构技术进一步发展的一个障碍。目前,虽然也有一些有限元模型可以反映电子封装[6,7]的翘曲问题,但是对模型以及材料的简化过多,而得不到较为精确的分析规律。本文建立了三

6、维模型,采用8节点的实体单元,同时考虑温度和Tg(玻璃态转化温度:聚合物从玻璃态转化为弹性态温度)对弹性模量和热膨胀系数的影响。收稿日期:2005204213基金项目:香港科技大学资助项目作者简介:张士元(19692),男,福建福州人,博士研究生.研究方向:断裂力学.第3期张士元,等:电子封装中材料的几何尺寸对翘曲的影响5071封装过程翘曲变形的有限元模拟1.1几何模型典型的电子封装结构包括基底(LF)、粘结层(D/A)、芯片(DIE)、封装材料(EMC)依次迭合,芯片是通过粘结层被粘在基底上。由于电子封装结构尺寸众多、而且不统一,为分析方便,采用一种典型尺寸(见表

7、1)表1模型几何尺寸(单位:mm)Tab.1Modelpsgeometricalstructure(unit:mm)基底粘结层芯片封装材料长度9.36.8586.8589.3宽度9.36.8586.8589.3高度0.20.01270.2540.71.2材料性能模型的材料性能参数见表2表2材料属性Tab.2Materialproperties基底粘结层芯片封装材料弹性模量(GPa)120.66见说明(1)130见说明(2)泊松比0.30.30.2750.3热膨胀系数(ppm/e)17.22902.627.93~20.86Tg(e)-15114.5说明(1)2.6