Flip Chip BGA封裝的熱-機(jī)械性能設(shè)計(jì)及Low K芯片引線鍵合機(jī)器控制參數(shù)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化.pdf

1、Flip Chip技術(shù)未來(lái)挑戰(zhàn)涉及基板技術(shù)、凸點(diǎn)制作、貼裝工藝、回流焊工藝、底充膠工藝、熱設(shè)計(jì)及電設(shè)計(jì)等方面。其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)包括工程能力、材料基礎(chǔ)、制程能力及工程師和研發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)積累等。這項(xiàng)技術(shù)正在不斷創(chuàng)新以實(shí)現(xiàn)更高的性能、更多數(shù)量凸點(diǎn)和更低的成本。
　　 對(duì)新開(kāi)發(fā)的一種FC BGA封裝產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)造裝配并作熱性能的實(shí)驗(yàn)評(píng)估，測(cè)量其在自由對(duì)流及強(qiáng)迫對(duì)流條件下的熱阻值。應(yīng)用CFD仿真工具Flotherm建立該封裝產(chǎn)品在自由對(duì)

2、流及強(qiáng)迫對(duì)流條件下的有限體積分析模型，進(jìn)行CFD封裝熱性能仿真分析并與實(shí)驗(yàn)比較，兩者偏差在6％內(nèi)。研究了FC BGA、FC BGA+外置散熱片和FC BGA+外置散熱片+風(fēng)扇三種封裝結(jié)構(gòu)的熱極限問(wèn)題，討論了水平風(fēng)速或風(fēng)扇送風(fēng)量及風(fēng)向?qū)Ψ庋b熱極限的影響。對(duì)該封裝的熱性能作參數(shù)化研究，分析有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)封裝熱性能的影響，以期有助于同類型封裝的熱性能預(yù)測(cè)和優(yōu)化以及封裝設(shè)計(jì)規(guī)則的確立。研究中考慮的因子包括基板層數(shù)、導(dǎo)熱樹(shù)脂及金屬蓋

3、黏合劑的熱導(dǎo)率、金屬蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、基板導(dǎo)熱系數(shù)及測(cè)試板的PTH數(shù)。研究中發(fā)現(xiàn)了三條主要的FC BGA封裝體中熱量傳遞途徑，考察了兩種情況下這三條通路上的熱流量分配。
　　 研究了高I/O數(shù)的FC BGA封裝在熱循環(huán)過(guò)程中的力機(jī)械行為，重點(diǎn)考察Underfill中的應(yīng)力分布特點(diǎn)及凸點(diǎn)材料的蠕變行為，由此揭示了該高I/O數(shù)FCBGA封裝的Underfill中微裂紋形成的可能性及Underfill與芯片間界面分層的危險(xiǎn)度，提出了凸點(diǎn)

4、材料內(nèi)部蠕變失效開(kāi)裂的可能路徑及其在各種材料組合條件下的特點(diǎn)。采用有限元分析并運(yùn)用Taguchi方法對(duì)該高I/O數(shù)FCBGA的可靠性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為使封裝體具有較長(zhǎng)的凸點(diǎn)疲勞壽命，最重要的措施是選用高模量低CTE值的Underfill材料，得到了各設(shè)計(jì)變量的最佳設(shè)置值。為使封裝體具有最佳的凸點(diǎn)陣列共面性，基板厚度、金屬頂蓋的內(nèi)厚、金屬頂蓋的周邊寬度及芯片厚度必須盡量設(shè)計(jì)較大的尺寸，而設(shè)計(jì)較大的基板厚度則是實(shí)現(xiàn)最佳的凸點(diǎn)陣列共面性的最有效

5、的方法。以疲勞壽命為響應(yīng)變量對(duì)錫鉛凸點(diǎn)的封裝作優(yōu)化分析，提出顯著性因子與可能的失效裂紋路徑相結(jié)合的封裝可靠性集成設(shè)計(jì)方法。
　　 研究封裝電特性基木層面上的關(guān)鍵問(wèn)題，使用ANSOFT Q3D軟件分析各種典型因素對(duì)PBGA封裝電性能的影響，比較Flip Chip BGA封裝與同等PBGA封裝的電性能的差別，并運(yùn)用ANSOFT HFSS高頻電磁仿真軟件提取幾種引線框架型封裝SSOP、TQFP和QFN高頻下的S參數(shù)，比較這幾種封裝形式