热循环条件下高密度倒装微铜柱凸点失效行为分析

基于圣维南原理,采用全局模型和子模型相结合的建模方针,建立倒装芯片封装的有限元模型.分析热循环条件下微铜柱凸点的应力及应变分布,研究高密度倒装芯片封装微铜柱凸点的失效机理,对关键微铜柱凸点的裂纹生长行为进行分析.结果表明,距芯片中心最远处的微铜柱凸点具有最大的变形与应力,为封装体中的关键微铜柱凸点;累积塑性应变能密度主要分布在关键微铜柱凸点的基板侧,在其外侧位置最大,向内侧逐渐减小,这表明裂纹萌生在基板侧微铜柱凸点外侧,向内侧扩展,试验结果与模拟结果相一致.     

基于田口法的高密度倒装微铜柱凸点热失效分析

采用有限元模拟法,分析在热循环载荷条件下高密度倒装芯片封装微铜柱凸点的失效行为,并以微铜柱凸点的最大累积塑性应变能密度作为响应,采用3因素3水平的田口正交试验法分析倒装芯片封装的主要结构参数和材料属性对其热失效行为的影响.结果表明,距离封装中心最远处的微铜柱凸点是封装体中的关键微凸点,热疲劳导致的裂纹易在该微铜柱凸点的基板侧焊料外侧形成.底部填充胶的线膨胀系数对微铜柱凸点热失效的影响最大,影响适中的是底部填充胶的弹性模量,最弱的是芯片厚度.     

热循环条件下高密度互连点的应力应变分析

采用多线性随动强化材料模型和粘塑性材料模型,模拟填充胶和无铅钎料的材料性质,建立高密度倒装芯片封装的有限元模型;基于热循环条件下封装体中互连点的应力应变分析,探讨其可靠性,通过试验对分析结果进行验证。结果表明,封装体中边角焊点承受最高的等效应力,为最易失效焊点;以最易失效焊点为代表,最大塑性剪切应变分布在该焊点的芯片侧,呈现出由外侧向内侧减小的分布特征,表明裂纹倾向于在外侧形成,向内侧扩展,试验结果验证了这一分析。此外,文中通过对塑性应变演变规律的分析,探讨了互连点的失效机理。