封裝包封層材料環(huán)氧模塑料材料失效對芯片可靠性的影響研究.pdf

1、環(huán)氧模塑料是電子封裝中芯片的外包封材料，是一種新型復(fù)合材料，它保證芯片免受灰塵、水分、沖擊、振動和化學(xué)物質(zhì)等外界因素的干擾，保證電子元器件正常工作。本文利用實驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對環(huán)氧模塑料的微觀力學(xué)性能和高應(yīng)變率下的動態(tài)力學(xué)性能進行了研究，得到了以下結(jié)論 ：
　　 1.采用納米壓痕技術(shù)對電子封裝用KL-4500-1S型環(huán)氧模塑料進行了測試，得到了環(huán)氧模塑料的載荷位移曲線，彈性模量和硬度。利用納米壓痕硬度測得的實驗數(shù)據(jù)，

2、采用數(shù)值模擬的方法，建立了環(huán)氧模塑料壓痕實驗中載荷－位移曲線與其彈塑性材料參數(shù)之間的關(guān)系，確定環(huán)氧模塑料的特征應(yīng)力和特征應(yīng)變。建立了電子封裝用KL-4500-1S型環(huán)氧模塑料的冪指數(shù)本構(gòu)關(guān)系模型。
　　 2.利用帶溫控系統(tǒng)的微型霍普金森壓桿(SHPB)裝置，對直徑6mm，高3mm的環(huán)氧模塑料圓柱形餅料試件進行了動態(tài)壓縮實驗，與準靜態(tài)實驗對比。研究結(jié)果表明環(huán)氧模塑料在準靜態(tài)試驗條件下，體現(xiàn)出脆性性質(zhì)；在動態(tài)試驗中隨著應(yīng)變率的增加，

3、材料的屈服強度和流動應(yīng)力有顯著的提高，材料表現(xiàn)出應(yīng)變率效應(yīng)。在溫度 范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，環(huán)氧模塑料有輕微的軟化，強度減弱，反之則材料變硬，強度增大。此外，環(huán)氧模塑料表現(xiàn)出應(yīng)變硬化特征，即流動應(yīng)力隨應(yīng)變增加而增加的現(xiàn)象。建立了電子產(chǎn)品正常工作溫度60℃下的環(huán)氧模塑料的Cowper-Symonds彈塑性本構(gòu)模型和朱-王-唐非線性粘彈性本構(gòu)模型，確定了本構(gòu)模型的材料常數(shù)，得到了環(huán)氧模塑料的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系。
　　 3.采用ANSYS/

4、LSDYNA有限元軟件，根據(jù)Input-G方法，以JEDEC規(guī)范中沖擊條件B，作用時間為0.5ms的半正弦的加速度脈沖作為載荷，對VFBGA封裝在板級跌落條件下環(huán)氧模塑料的可靠性進行了分析，得到以下結(jié)論：在跌落沖擊條件下，機械沖擊引起的PCB板彎曲或振動是導(dǎo)致環(huán)氧模塑料層發(fā)生破壞的根本原因；數(shù)值模擬分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在跌落沖擊中環(huán)氧模塑料的垂直應(yīng)力是包封層發(fā)生破壞的主要應(yīng)力；環(huán)氧模塑料層中部受到的破壞應(yīng)力遠大于其四周受到的應(yīng)力；對應(yīng)電路板長