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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2002年
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电子封装可靠性研究

徐步陆  
【摘要】: 2000年,全球信息技术(IT)和电子市场的产值已达到1.2万亿美元,成为当今世界的第一大产业。IC的核心是集成电路芯片。每块集成电路(IC)芯片在使用前都需要封装。封装是IC芯片支撑、保护的必要条件,也是其功能实现的主要组成部分。随着芯片及集成的水平的不断提高,电子封装的作用也变得越来越重要。 新近发展起来的电子封装倒装焊技术,具有封装密度高、信号处理速度快、寄生电容/电感小等优点,是目前最具发展前景的先进封装技术之一。本文针对倒装焊封装可靠性问题进行了实验和数值模拟两方面的研究。本论文主要包括以下五方面的内容: 1.采用MIL-STD-883C标准,通过温度循环实验,使用高频超声显微镜(C-SAM)无损检测技术,测量了在不同焊点状态下,B型和D型两种实际倒装焊封装芯片与底充胶界面分层裂缝传播速率。目前,测定实际倒装焊封装界面分层传播速率报道尚少见。 2.界面分层失效是影响电子封装可靠性的重要因素之一。为了对界面分层及其传播行为进行深入研究,本文对B型和D型两种实验倒装焊封装,在热循环加载下,进行了有限元模拟。并在有限元模拟中采用三种不同的断裂力学方法(裂缝顶端开口位移方法、直接方法、J积分方法)计算了焊点断裂与否时的能量释放率G。然后由实验测得界面裂缝扩展速率和有限元模拟给出的能量释放率,拟合得到可作为倒装焊封装可靠性设计依据的Paris半经验方程。本文在热循环加载条件下对实际倒装焊封装给出实验da/dn和模拟G关系的Paris方程,属首次报导。 3.提出了一种通过特定的扁平小矩形路径J积分,计算电子封装中异质界面分层裂缝扩展能量释放率的新方法。并通过实例证明,此新方法对于界面分层问题是可行的。由于J积分计算十分简便,因此扁平小矩形路径J积分方法有望在电子封装分层能量释放率计算中得到广泛的应用。 I-+十材’【学院上7酬&系统与信息技术M‘究所博十学位沦文 。1.日沁;司知〔‘匕子封装己经对,匕于封装设计提出了更高的要求。为了缩短产;\.‘; 设计和原型制作周期;电于封装的设计方法和工旦的研究己经;隧来越受到重 视,什己经迹步发展成为1匕于封装的一个新的研究领域。但至今尚缺乏这方 lfi7综合性、系统性的报导。本义尝试从电子封装电学设计、热学设计和力学 设计(司靠性设计)三个.上要方面,详细归纳总结了电于封装设计的的基本 概念和一股方法,设计规范,测试,模拟和设计的一般流程。山此达到确保 J‘上品;兄质,优化设汁和缩短产品上市周期的目mb。 5.丛于州别S有限元分析软件,*展先进电于封装设计及其工具的研究。为实 砚设计自动化研究了若于最主翌的电子封装构型(如“r,肿P,1儿“, 【’卜P-C一P,咐讹)的参数化牲模方法,和在若干工艺和试验条件下l-B于封 装在参数化加载下的热学和力学行为模拟方法。模拟包括按几Dn标准进行 热阻的计算方法,热回流焊和热循环中应力/应变行为的模拟方法,以及I。B 于封装吸洲行为的模拟方法。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN305.94

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李朝林;;BGA无铅焊点零空洞缺陷控制研究[J];半导体技术;2011年12期
2 梁凯;姚高尚;简虎;熊腊森;;微电子封装无铅钎焊的可靠性研究[J];电子质量;2006年04期
3 罗俊;秦国林;邢宗锋;李志强;;双极型集成电路可靠性技术[J];微电子学;2010年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 程迎军;高密度MCM-L的散热及热机械可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
2 刘芳;跌落碰撞下SMT无铅焊点可靠性理论与实验研究[D];上海交通大学;2008年
3 杨莺;基于倒装焊接的电子封装器件热性能的研究[D];中南大学;2008年
4 孙鹏;电子封装中无铅焊点的界面演化和可靠性研究[D];上海大学;2008年
5 陈桐;封装包封层材料环氧模塑料材料失效对芯片可靠性的影响研究[D];太原理工大学;2010年
6 田野;倒装芯片与OSP铜焊盘组装焊点的界面反应及可靠性研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 李莉;Cu/Sn等温凝固键合技术在MEMS圆片级气密封装中的应用[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
2 赵飞;堆叠式封装和组装技术的研究[D];天津大学;2006年
3 周新;板级无铅焊点跌落冲击载荷下可靠性分析[D];上海交通大学;2007年
4 王卓茹;微电子封装中界面应力奇异性研究[D];北京工业大学;2010年
5 张娅丽;微电子倒装芯片封装粘弹性断裂研究[D];西南交通大学;2010年
6 赵鉴强;NAND闪存芯片封装技术与可靠性研究[D];复旦大学;2010年
7 王文;SMT无铅焊点在随机振动载荷下的可靠性分析[D];上海交通大学;2010年
8 夏溢;CBGA在循环载荷下的热弹塑性分析[D];东北大学;2008年
9 万明;电路板级互连焊点故障监测与预警[D];华南理工大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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7 张亦良;王晶;张伟;;硫化氢腐蚀疲劳环境中高压气瓶临界裂纹尺寸计算[J];北京工业大学学报;2006年S1期
8 刘俐超;张亦良;张伟;;低周腐蚀疲劳自动测控系统的改进[J];北京工业大学学报;2006年S1期
9 唐海;梁开水;游钦峰;;预裂爆破成缝机制及其影响因素的探讨[J];爆破;2010年03期
10 曹卫文;陈洪凯;叶四桥;;高切坡失稳动力机理研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2008年03期
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1 余启明;何晓鸣;刘泽宇;夏磊;姜曼;李尚松;;Q370qE高强度钢板试件的疲劳裂纹预制试验研究[A];第十三届中国科协年会第19分会场-公路在综合交通运输体系中的地位和作用研讨会论文集[C];2011年
2 李晓延;严永长;刘功桂;陈伟升;刘彦宾;夏庆云;王玲;;空调器印刷电路板(PCB)无铅焊点抗热疲劳性能分析[A];第九届全国热疲劳学术会议论文集[C];2007年
3 毛柏平;王振生;沈健;;6061铝合金简形件旋压成形工艺及其组织性能的研究[A];第十一届全国旋压技术交流大会论文集[C];2008年
4 刘畅;梁星筠;;含缺陷承压管道裂纹扩展计算及程序开发[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年
5 祁涛;;管道内表面非中心裂纹扩展研究[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年
6 王红艳;雷钧;杨庆生;;二维断裂构件应力强度因子的计算[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
7 岳忠;韩宵婧;;基于合于使用原则对含裂纹反应容器安全评定[A];第二十届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2012学术年会论文集[C];2012年
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1 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
2 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年
3 潘天娓;浅海重力式平台结构静动力分析[D];中国海洋大学;2011年
4 富东慧;骨压电电压信号特征的实验研究[D];天津大学;2008年
5 李静;任丘潜山型碳酸盐岩储层微观分析及裂缝预测研究[D];中国石油大学;2011年
6 熊志鑫;基于强度稳定综合理论的金属疲劳寿命研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 王国艳;采动岩体裂隙演化规律及破坏机理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 于小鸽;采场损伤底板破坏深度研究[D];山东科技大学;2011年
9 田雨;船体结构低周疲劳损伤极限强度研究[D];大连理工大学;2011年
10 李桂玉;叠层复合材料钻削加工缺陷产生机理及工艺参数优化[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李超;交通荷载作用下沥青路面开裂的有限元分析[D];大连理工大学;2010年
2 赵菊;压力容器蚀坑群干涉效应及安全评价[D];辽宁石油化工大学;2010年
3 甘文兵;基于有限元和断裂力学的起重机结构故障诊断[D];武汉科技大学;2010年
4 周向南;港口机械金属结构故障可视化及安全性评价系统研究[D];武汉理工大学;2011年
5 陈小娟;CTOD试验技术中几个关键问题研究[D];武汉理工大学;2011年
6 徐向宇;鹤壁八矿煤巷掘进控制预裂松动爆破防突技术参数研究[D];河南理工大学;2011年
7 梁桂琤;心腔内超声辅助心脏介入诊疗的应用研究[D];昆明医学院;2011年
8 张赋;微胶囊自修复体系的数值模拟[D];兰州理工大学;2011年
9 王志海;基于疲劳试验的桥式起重机金属结构可靠性理论研究[D];太原科技大学;2011年
10 曾光;桥式起重机金属结构疲劳损伤和剩余寿命预估研究[D];太原科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李枚;微电子封装技术的发展与展望[J];半导体技术;2000年05期
2 贾松良,胡涛,朱继光;倒装焊芯片的焊球制作技术[J];半导体技术;2000年05期
3 朱健;MEMS技术的发展与应用[J];半导体技术;2003年01期
4 李如春,王跃林;SIP的优势和展望[J];半导体技术;2003年02期
5 谢恩桓;绿色封装:走向国际市场的必由之路[J];半导体技术;2004年02期
6 倪锦峰,王家楫;IC卡中薄芯片碎裂失效机理的研究[J];半导体技术;2004年04期
7 娄浩焕,朱笑郓,瞿欣,Taekoo Lee,Hui Wang;无铅BGA封装可靠性的力学试验与分析[J];半导体技术;2005年03期
8 刘彪;王明湘;林天辉;;多芯片叠层封装中的芯片应力分析及结构优化[J];半导体技术;2005年11期
9 瞿欣;娄浩焕;陈兆轶;祁波;Tae kooLee;王家楫;;BGA焊点在板级跌落实验中的疲劳寿命估计[J];半导体技术;2006年06期
10 张鹏;陈亿裕;;塑封器件失效机理及其快速评估技术研究[J];半导体技术;2006年09期
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1 朱奇农;电子封装中表面贴装焊点的可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
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3 肖克来提;无铅焊料表面贴装焊点的高温可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
4 陈勇;MOSFET热载流子退化效应的研究[D];电子科技大学;2001年
5 王珺;含湿热的耦合粘弹性本构、断裂及应用[D];西南交通大学;2002年
6 孙志国;MEMS封装中的残余应力演化及其相关可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
7 彩霞;高密度电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
8 于大全;电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D];大连理工大学;2004年
9 常俊玲;功率器件无铅焊料焊接层可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
10 夏阳华;无铅电子封装中的界面反应及焊点可靠性[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵勇;陶瓷芯片球栅阵列(CBGA)焊点弹塑性—蠕变计算分析及可靠度评估[D];浙江大学;2003年
2 张礼季;塑料封装球栅阵列温度循环可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
3 寇剑菊;叉指式微加速度计的系统仿真分析[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
4 聂小龙;表面组装焊点的热力行为研究[D];北京工业大学;2004年
5 段莉蕾;无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D];大连理工大学;2004年
6 杜茂华;Cu/Sn等温凝固键合在MEMS气密封装中的应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
7 顾永莲;球栅阵列封装焊点的失效分析及热应力模拟[D];电子科技大学;2005年
8 侯政嘉;矢量网络分析仪误差模型及校正理论的研究[D];电子科技大学;2005年
9 鲍秀峰;军用集成电路典型失效模式分析与改进措施研究[D];南京理工大学;2006年
10 周新;板级无铅焊点跌落冲击载荷下可靠性分析[D];上海交通大学;2007年
【二级引证文献】
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1 文鹏程;王向军;;基于堆叠式组装技术的微小型多处理器系统[J];传感技术学报;2008年02期
2 韩永典;荆洪阳;徐连勇;郭伟杰;王忠星;;Sn-Ag-Cu无铅焊料的可靠性研究[J];电子与封装;2007年03期
3 徐建丽;;Sn-Ag-Cu无铅焊料性能研究[J];电子与封装;2009年10期
4 李功科;秦连城;易福熙;;热应力影响下SCSP器件的界面分层[J];电子元件与材料;2008年10期
5 谢秀娟;杨少柒;罗成;周立华;;倒装陶瓷球栅阵列电子封装的热模型研究[J];电子元件与材料;2011年11期
6 杨金丽;雷永平;林健;张寒;;银含量对随机振动条件下无铅焊点可靠性的影响[J];电子元件与材料;2012年09期
7 苏杭;常荣辉;倪家强;;基于SYSWELD的焊接模拟仿真[J];大连交通大学学报;2013年02期
8 许斌;;采用TEG技术的半导体集成电路可靠性评价方法[J];微电子学;2012年06期
9 秦国林;许斌;罗俊;;集成电路圆片级可靠性测试[J];微电子学;2013年01期
10 许斌;;电子元器件加速寿命试验的挑战与对策[J];微电子学;2013年01期
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1 张宁;SnAgCu基无铅钎焊接头在跌落和冲击条件下的可靠性评价研究[D];北京工业大学;2011年
2 张亮;SnAgCu系无铅焊点可靠性及相关理论研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 徐高卫;超级计算机子系统的热管理与无线传感网3D-MCM的设计制造及热机械可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
4 陈桐;封装包封层材料环氧模塑料材料失效对芯片可靠性的影响研究[D];太原理工大学;2010年
5 尤明懿;基于状态监测数据的产品寿命预测与预测维护规划方法研究[D];上海交通大学;2012年
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1 刘婷;无铅塑料球栅阵列封装热失效分析及可靠性研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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3 王海燕;BGA无铅焊点界面演化及可靠性研究[D];华南理工大学;2011年
4 何艳莉;面向ISO18000-6C标准的UHF RFID无源标签芯片数字集成电路低功耗设计与实现[D];电子科技大学;2011年
5 邓定宇;热与振动联合作用下塑料球栅阵列封装中焊点可靠性分析[D];南京航空航天大学;2011年
6 陈明;细粒度NAND Flash编程器的设计[D];北京理工大学;2011年
7 张洪武;SMT低银无铅焊点在机械振动载荷下的失效研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
8 师磊;Sn0.3Ag0.7Cu无铅钎料界面反应对焊点可靠性的影响[D];华南理工大学;2011年
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10 樊志罡;无铅钎料的电化学腐蚀行为研究[D];大连理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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1 毛均泓;;半导体电子封装中外来物为什么失效?[J];华东科技;2010年10期
2 徐步陆,张群,彩霞,黄卫东,谢晓明,程兆年;倒装焊电子封装底充胶分层研究[J];功能材料与器件学报;2002年02期
3 田民波 ,马鹏飞 ,张成;电子封装无铅化现状[J];印制电路信息;2004年03期
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8 何君;;美国电子封装发展计划[J];微纳电子技术;1992年06期
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6 王春青;李明雨;田艳红;;电子封装与组装中的微连接技术[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
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5 黄卫东;高可靠性电子封装中防潮薄膜技术的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
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7 刘俊超;超声激振的倒装焊缺陷诊断关键技术研究[D];华中科技大学;2013年
8 于大全;电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D];大连理工大学;2004年
9 陆宁;基于主动红外热成像的倒装焊缺陷检测方法研究[D];华中科技大学;2012年
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5 万志敏;多物理场耦合方法分析三种封装模块可靠性[D];华中科技大学;2011年
6 云大钦;电子封装用低热膨胀高热导复合材料——ZrV_2O_7与ZrV_2O_7/Al复合材料制备及其基本特性研究[D];西安理工大学;2005年
7 胡炳亭;电子封装焊料高温力学性能实验及焊点热循环数值模拟研究[D];中南大学;2007年
8 王慧明;PBGA电子封装聚合物热—湿力学特性及封装可靠性的研究[D];太原理工大学;2013年
9 贾云丛;用于X射线探测器的铟倒装焊封装[D];北京交通大学;2014年
10 李文吉;基于热应力的多物理量MCM封装可靠性研究[D];西安电子科技大学;2013年
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