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为了满足柔性电子器件在服役期间能承受一定拉弯扭等载荷,在其封装过程中采用多层异质的结构来保护一些不可拉伸的半导体元件。然而,由于封装层的高分子材料与芯片等半导体器件材料性能不匹配而产生诸多界面失效问题,并且封装层的几何结构与材料属性的选择均会影响界面的可靠性。另外,连接芯片与封装层的粘结层材料由于曝露在湿热环境载荷下极易引起材料性能的退化,以及界面粘结力的退化而最终导致界面层的失效。因此,针对以上因素,本文结合实验法、能量法、有限元数值模拟等角度因素研究界面在不同影响机制下的粘结强度变化的原因及断裂机理。下面是本文工作的概括:(1)为了研究湿热退化对于粘结层的影响,本文制作了两种常用的电子封装粘结层材料的哑铃型试样:环氧树脂和填充不同比例银纳米颗粒的导电胶。根据JEDEC湿热环境测试标准,利用称重法来标定不同时间段下在45oC/85%RH、65oC/85%RH、85oC/85%RH等不同湿热环境下的吸湿重量,并得到在相应环境下的吸湿速度及饱和后的湿气浓度。发现无论是提高温度或是湿度均会提高吸湿速率和浓度,尤其是在85oC/85%RH环境下吸湿速率和浓度分别达到1.534×10-5m2/s,35kg/m3。并且对于填充0-50%的不同银颗粒比例导电胶,由于孔隙作用其吸湿速率和浓度先提高了24%和21%,但随着填充量超过10%时由于环氧树脂含量的减少吸湿浓度下降了14%。另外,测量在均匀湿气分布下不同湿气浓度对其相应的弹性模量,抗拉强度等力学性能的退化程度,发现随着吸湿程度的提高,弹性模量和抗拉强度均会呈现退化现象,并最高分别减少33%和21%。同时,对于填充高于10%浓度的银颗粒导电胶由于环氧树脂含量减少,其吸湿浓度也会随之减少从而退化效果减弱,尤其是对于填充量50%的导电胶,其在85oC/85%RH环境下弹性模量只减少了7%。(2)为了研究多层异质封装结构在湿热环境下对于界面粘结强度的退化机制,综合考虑多层复合薄膜封装层的弹性模量及厚度在不同吸湿浓度下分别对于粘结强度的影响。本文利用设计的剥离装置及制备的膜-基结构来控制断裂方式研究法向与切向剥离在不同因素下的粘结力影响。并且进一步解释封装层的几何尺寸及材料属性与湿热退化的相互竞争作用对剥离力的影响机制。发现湿气退化效应主要影响的是界面的临界断裂能和薄膜的弹性模量,后者对于多层复合薄膜的影响更明显。同时,薄膜的弹性模量和厚度主要影响剥离时薄膜的应变能而最终引起剥离力的变化。另外,从湿气扩散的机理出发得到非均匀湿气分布状态下剥离力与退化时间及断裂位置的关系,发现退化时间越少,而剥离角度越小,各个位置的粘结力差距会越大。(3)基于内聚力模型模拟的剥离过程,利用根据湿气退化的二次性模型根据不同的湿气浓度下对应的能量释放率得到不同工况下的内聚力参数。并且将模拟数据与实验中得到的不同环境的力-位移曲线对比来验证对于较薄的单层薄膜湿热退化效应更多影响界面的断裂能。另外,利用不同吸湿浓度下对应的内聚力参数模拟复合薄膜封装层的尺寸效应及材料属性的影响,并比较实验结果发现对于多层复合薄膜结构的粘结力,主要由界面断裂能和薄膜的弹性模量的退化程度共同决定。并且,对于亲水性薄膜其影响程度更大。(4)设计制备另一种封装层材料及结构并利用本文的方法分析证实其准确性,以及在柔性电子封装应用的广泛性,为柔性电子封装设计在面对湿热可靠性下提供一种方法。并且,利用该方法证明在柔性显示屏的封装设计中的应用前景。