EMC材料特性参数对QFN器件热应力的影响

利用动态机械分析仪测定环氧模塑封（EMC）材料随温度变化的杨氏模量;使用热机械分析仪测定EMC随温度变化的尺寸变化量,并拟合得到热膨胀系数。在实验数据的基础上,变动EMC的橡胶态杨氏模量、玻璃态杨氏模量、玻璃转化温度以及热膨胀系数,并使用有限元软件MSC Marc分别模拟其热应力,以此来分析材料特性参数对热应力的影响。结果表明：QFN器件的最大热应力出现在芯片、粘结剂和EMC的连接处;减小橡胶态或玻璃态的杨氏模量可以有效地减小热应力;增大玻璃转化温度或热膨胀系数,QFN器件的热应力都会有所增加。     

基于析因实验设计的QFN热可靠性分析

在微电子封装器件的生产或使用过程中,由于封装材料热膨胀系数不匹配,不同材料的交界处会产生热应力,热应力是导致微电子封装器件失效的主要原因之一。本文采用MSC．Marc有限元软件,分析了QFNN件在回流焊过程中的热应力、翘曲变形、主应力及剪应力,并由析因实验哼殳计得到影响热应力的关键因素。研究表明：在回流焊过程中,QFN器件的最大热应力出现在芯片与粘结剂接触面的边角处;主应力和剪切应力的最大值也出现在芯片与粘结剂连接的角点处,其值分别为21．42MPa和-28．47MPa;由析因实验设计可知粘结剂厚度对QFN热应力的影响最大。     

基于析因实验设计的QFN热可靠性分析

在微电子封装器件的生产或使用过程中,由于封装材料热膨胀系数不匹配,不同材料的交界处会产生热应力．热应力是导致微电子封装器件失效的主要原因之一。采用MSC．Marc有限元软件．分析了QFN器件在回流焊过程中的热应力、翘曲变形、主应力及剪应力,并由析因实验设计得到影响热应力的关键因素。研究表明：在回流焊过程中,QFN器件的最大热应力出现在芯片与粘结剂接触面的边角处：主应力和剪切应力的最大值也出现在芯片与粘结剂连接的角点处．其值分别为21．42MPa和-28．47MPa：由析N实验设计可知粘结剂厚度对QFN热应力的影响最大。     

基于析因实验设计的QFN热可靠性分析

在微电子封装器件的生产或使用过程中,由于封装材料热膨胀系数不匹配,不同材料的交界处会产生热应力,热应力是导致微电子封装器件失效的主要原因之一。文章采用MSC．Marc有限元软件,分析了QFN器件在回流焊过程中的热应力、翘曲变形、主应力及剪应力,并由析因实验设计得到影响热应力的关键因素。研究表明：在回流焊过程中,QFN器件的最大热应力出现在芯片与粘结剂接触面的边角处;主应力和剪切应力的最大值也出现在芯片与粘结剂连接的角点处,其值分别为21．42MPa和-28．47MPa;由析因实验设计可知粘结剂厚度对QFN热应力的影响最大。     

PCB粘弹性对QFN焊点可靠性的影响

基于动态拉伸DMA实验所获得的FR—4PCB的蠕变柔量曲线,用广义Maxwell模型表征了PCB的粘弹性蠕变松弛特性。通过有限元软件MSC Marc分别模拟了基于PCB弹性和粘弹性两种不同性质下,QFN器件在–55～+125℃热循环条件下的应力应变,并利用修正后的Coffin-Masson方程分别计算了它们的热疲劳寿命。结果表明,基于粘弹性条件下QFN焊点可靠性模拟结果更接近实际情况。     

晶圆尺寸级封装器件的热应力及翘曲变形

晶圆尺寸级封装(WLCSP)器件的尺寸参数和材料参数都会对其可靠性产生影响。使用有限元分析软件MSCMarc,对EPS/APTOS生产的WLCSP器件在热循环条件下的热应力及翘曲变形情况进行了模拟,分析了器件中各个尺寸参数对其热应力及翘曲变形的影响。结果表明:芯片厚度、PCB厚度、BCB厚度和上焊盘高度对WLCSP的热应力影响较为明显。其中,当芯片厚度由0.25mm增加到0.60mm时,热应力增加了21.60MPa;WLCSP的翘曲变形主要受PCB厚度的影响,当PCB厚度由1.0mm增加到1.60mm时,最大翘曲量降低了20%。     

QFN元件的贴装及返修工艺

QFN封装（Quard Flat No—lead方形扁平无引脚封装）具有良好的电性能和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。QFN的封装和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊形成的焊点来实现的，对PCB焊盘设计和表面贴装工艺提出了一些新的要求。印嗣网板设计、焊后检查、返侈等都是表面贴装过程中所应该关注的。     

QFN封装元件组装工艺技术的研究

QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平无引脚封装)是一种焊盘尺寸小、体积小、 以塑料作为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。由于底部中央大暴露焊盘被焊接到PCB的散热焊 盘上,这使得QFN具有极佳的电和热性能。QFN封装尺寸较小,有许多专门的焊接注意事项。文章 介绍了QFN的特点、分类、工艺要点和返修。     

QFN元件的贴装及返修工艺

QFN封装（Quard Flat No—lead方形扁平无引脚封装）具有良好的电性能和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。QFN的封装和CSP有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊后形成的焊点来实现，对PCB焊盘设计和表面贴装工艺提出了一些新的要求。印刷网板设计、焊后检查、返修等都是表面贴装过程中应该特别关注的。     

QFN封装元件组装工艺技术的研究

介绍了方形扁平无引脚封装(QuadFaltNo-leadPackage,QFN)的特点、分类、工艺要点和返修。     

基于蒙特卡罗法的QFN器件可靠性灵敏度分析

采用有限元软件,在热循环加载条件下,对四角扁平无引脚封装(QFN,Quad Flat No-lead Package)器件进行了热疲劳可靠性分析。选取PCB焊盘长度等几个因素作为灵敏度分析的输入变量,热疲劳寿命作为输出变量。结果表明:影响QFN器件热疲劳寿命的主要因素依次是焊盘长度、焊盘宽度和焊盘弹性模量等,其灵敏度值分别为:–6.4848×10–1,6.0606×10–1和6.0000×10–1等。提出了提高QFN器件可靠性的方法。     

湿热环境下吸潮对QFN器件可靠性的影响研究

由吸潮引起的微电子塑封器件失效已经越来越多地引起人们的关注.选用QFN器件作为研究对象,首先进行QFN器件在高温高湿环境下吸潮17 h、50 h、96 h试验;然后利用有限元软件分析和模拟潮湿在QFN器件中的扩散行为,并建立湿气预处理阶段应力计算模型;最后,通过试验与仿真相结合,分析潮湿对封装可靠性的影响.研究表明:微电子塑封器件的潮湿扩散速度与位置有着重要的关系;在高温高湿环境下,微电子器件吸潮产生的湿热应力在模塑封装材料(EMC)、硅芯片(DIE)和芯下材料(DA)的交界处最大;QFN器件在高温高湿环境下吸潮产生的裂纹主要出现在硅芯片与DA材料交界面的边界.     

SiP器件回流焊时湿热应力的分析

应用有限元方法分析了QFN形式的SiP封装器件在回流焊中的热应力与湿热合成应力。结果表明,在回流焊过程中,由于其结构特点与湿气的扩散不均引起湿热应力变化梯度加大,在其材料交界处应力集中现象明显。最大湿热应力是单纯考虑热应力的情况1.66倍左右。通过比较得知湿热环境对这种SiP器件的影响比一般的封装器件要大,更可能导致器件失效。     

超薄芯片叠层封装器件热可靠性分析

采用通用有限元软件MSC.Marc,模拟分析了一种典型的多层超薄芯片叠层封装器件在经历回流焊载荷后的热应力及翘曲分布情况,研究了部分零件厚度变化对器件中叠层超薄芯片翘曲、热应力的影响。结果表明:在整个封装体中,热应力最大值(116.2 MPa)出现在最底层无源超薄芯片上,结构翘曲最大值(0.028 26 mm)发生于模塑封上部边角处。适当增大模塑封或底层无源芯片的厚度或减小底充胶的厚度可以减小叠层超薄芯片组的翘曲值;适当增大底层无源超薄芯片的厚度(例如0.01 mm),可以明显减小其本身的应力值10 MPa以上。     

QFN封装分层失效与湿-热仿真分析

采用湿度敏感度评价试验及湿-热仿真方法,分析了温湿度对于QFN封装分层失效的影响.通过C-SAM和SEM等观察发现,QFN存在多种分层形式,分层大多发生在封装内部材料的界面上,包括封装塑封材料和芯片之间的界面、塑封材料和框架之间的界面等.此外,在封装断面研磨的SEM图像上发现芯片粘结剂内部有空洞出现.利用有限元数值模拟的方法,对QFN封装的内部湿气扩散、回流过程中的热应力分布等进行了模拟,分析QFN分层失效的形成原因.结果表明,由于塑封器件材料、芯片、框架间CTE失配,器件在高温状态湿气扩散形成高气压条件下易产生分层.最后提出了改善QFN分层失效的措施.     

热应力影响下SCSP器件的界面分层

通过有限元方法研究了堆叠芯片尺寸封装(SCSP)器件在回流焊工艺过程中的热应力分布,采用修正J积分方法计算其热应力集中处应变能释放率。结果表明:堆叠封装器件中最大热应力出现在Die3芯片悬置端。J积分最大值出现在位于Die3芯片的上沿与芯片粘结剂结合部,达到1.35×10–2J/mm2,表明该位置的裂纹处于不稳定状态;在Die3芯片下缘的节点18,19和顶层节点27三个连接处的J积分值为负值,说明该三处裂纹相对稳定,而不会开裂处于挤压状态。     

有关QFN72和CQFN72的热阻计算

文章介绍了QFN72和CQFN72结到外壳的等效热路分析及结到外壳热阻θJC的简化计算方法,结果表明原设计下CQFN72的热阻约为1.25 K·W-1,几乎是QFN72的一倍。优化CQFN热设计的主要途径是适当减薄陶瓷基板厚度、在陶瓷基板中嵌入钨柱阵列、芯片减薄和采用金基焊料焊接等。从CQFN热设计考虑,不应在主散热区热沉下采用4J29或4J42焊接垫片,否则会使热阻θJC增大10%以上。