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《天津大学》 2010年
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各向异性导电胶膜力学性能及COG粘接可靠性的研究

高丽兰  
【摘要】:各向异性导电胶膜(ACF)作为一种新兴的绿色封装材料,受到电子工业和研究者的广泛关注。由于ACF本身还处于发展的初期,其粘接可靠性的研究相对初步,对力学性能的研究和其连接界面残余应力的分析更是匮乏,而这些研究对ACF在微电子封装中的应用具有重要意义。所以,本文对固化后ACF的力学性能进行了全面的测试和理论研究,研究了不同工作环境下ACF互连的COG(Chip-on-Glass)器件的粘接可靠性,并且分析了器件界面的残余应力。 通过蠕变、应力松弛、单轴拉伸和温度频率扫描实验,考察了时间、加载率和环境因素对ACF力学性能的影响,得到了ACF的基本力学性能数据库,且实验结果表明,ACF是一种非线性粘弹性材料,升温和加载对其蠕变和应力松弛过程具有加速作用,其力学行为具有明显的温度依赖性和率相关性。建立了ACF的松弛型本构模型和蠕变型本构模型,并对ACF的力学行为进行预测,发现模型预测结果与实验结果吻合很好。基于已经得到的ACF蠕变型本构模型,利用时间-损伤等效原理,建立了考虑老化损伤的蠕变型本构模型。对R-W失效准则进行修正,建立了ACF蠕变断裂时间的预测模型,并且采用实验结果对模型的预测结果进行了验证。 通过剪切破坏和剪切疲劳实验,研究了不同工作环境下COG器件的粘接可靠性和疲劳寿命。结果表明:随实验温度的升高,器件的剪切模量和剪切强度都降低;随湿热老化时间的增加,器件的粘接强度和疲劳寿命不断降低,而二者随温度循环时间的增加呈现先升高后降低的趋势。建立了描述器件粘接性能的本构模型,发现模型的预测结果和实验结果吻合很好。获得了器件界面的载荷-位移关系。通过引入损伤因子D,综合考虑了湿热老化对器件粘接强度和疲劳寿命的影响。 提出新的界面应力分析模型,对COG器件制造过程中产生的界面残余应力进行预测,并与其它模型的预测结果进行了比较,得出:COG器件在制造时,界面处会产生残余剪切应力和剥离应力,且残余剪切应力会由于其中间连接层的蠕变而缓慢减小。对于和COG器件一样中间连接层较薄的连接器件来说,采用新的模型可以准确地预测器件界面的残余应力分布情况,并且预测过程简单、方便。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB484

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