【摘 要】
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封装技术在微电子产业中是极为重要的一环,直接影响了产品的性能和价格。为了适应集成电路的高性能、低功耗、和较小封装体积的需求,微电子封装在保证可靠性的前提下,也逐渐向高
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封装技术在微电子产业中是极为重要的一环,直接影响了产品的性能和价格。为了适应集成电路的高性能、低功耗、和较小封装体积的需求,微电子封装在保证可靠性的前提下,也逐渐向高密度发展。多芯片组件(Multi Chip Module,MCM)技术是微电子封装中的一种重要类型,其在近些年得到了迅猛的发展。目前普遍采用的2D-MCM组装效率已经接近极限,为了进一步提高组装密度,3D技术应运而生。
本论文关注于一种芯片三维堆叠结构中金属焊接突块的可靠性问题。首先运用ANSYS有限元分析软件建立了包括芯片、金属突块和基板三个部分的四层芯片堆叠结构的模型。金属突块选用Sn3.5Ag0.75Cu焊料,基于其复杂的力学性质,故采用Anand统一粘塑性本构模型来描述其特性。
设定-55~+125℃的温度循环条件,对模型进行仿真,得到了四层芯片堆叠结构在5次温度循环后的von Mises应力应变图,并找到了整个结构中应力应变的最大点,分析了该点的出现原因。同时进一步建立了单层芯片模型,并进行相同条件下的仿真,得到其von Mises应力应变图,并与四层芯片堆叠结构的结果进行了对比。
通过研究,本文得到如下结论:1.讨论了结构在温度循环过程中,金属突块所受应力应变的分布和变化情况,并指出了最容易发生可靠性问题的危险点出现的位置。2.提取危险点的应力和应变的时间曲线,分析了在温度循环周期内应力和应变的变化过程。3.通过建立对照组的单芯片封装模型,分析叠层芯片数对金属突块的可靠性的影响,并提出改进该叠层芯片封装结构可靠性的方案。
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