各向異性導電膠膜力學性能及COG粘接可靠性的研究.pdf

1、各向異性導電膠膜(ACF)作為一種新興的綠色封裝材料,受到電子工業(yè)和研究者的廣泛關(guān)注。由于ACF本身還處于發(fā)展的初期,其粘接可靠性的研究相對初步,對力學性能的研究和其連接界面殘余應(yīng)力的分析更是匱乏,而這些研究對ACF在微電子封裝中的應(yīng)用具有重要意義。所以,本文對固化后ACF的力學性能進行了全面的測試和理論研究,研究了不同工作環(huán)境下ACF互連的COG(Chip-on-Glass)器件的粘接可靠性,并且分析了器件界面的殘余應(yīng)力。
　　

2、 通過蠕變、應(yīng)力松弛、單軸拉伸和溫度頻率掃描實驗,考察了時間、加載率和環(huán)境因素對ACF力學性能的影響,得到了ACF的基本力學性能數(shù)據(jù)庫,且實驗結(jié)果表明,ACF是一種非線性粘彈性材料,升溫和加載對其蠕變和應(yīng)力松弛過程具有加速作用,其力學行為具有明顯的溫度依賴性和率相關(guān)性。建立了ACF的松弛型本構(gòu)模型和蠕變型本構(gòu)模型,并對ACF的力學行為進行預測,發(fā)現(xiàn)模型預測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合很好?；谝呀?jīng)得到的ACF蠕變型本構(gòu)模型,利用時間一損傷等效原

3、理,建立了考慮老化損傷的蠕變型本構(gòu)模型。對R-W失效準則進行修正,建立了ACF蠕變斷裂時間的預測模型,并且采用實驗結(jié)果對模型的預測結(jié)果進行了驗證。
　　 通過剪切破壞和剪切疲勞實驗,研究了不同工作環(huán)境下COG器件的粘接可靠性和疲勞壽命。結(jié)果表明:隨實驗溫度的升高,器件的剪切模量和剪切強度都降低;隨濕熱老化時間的增加,器件的粘接強度和疲勞壽命不斷降低,而二者隨溫度循環(huán)時間的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。建立了描述器件粘接性能的本構(gòu)模

4、型,發(fā)現(xiàn)模型的預測結(jié)果和實驗結(jié)果吻合很好。獲得了器件界面的載荷-位移關(guān)系。通過引入損傷因子D,綜合考慮了濕熱老化對器件粘接強度和疲勞壽命的影響。
　　 提出新的界面應(yīng)力分析模型,對COG器件制造過程中產(chǎn)生的界面殘余應(yīng)力進行預測,并與其它模型的預測結(jié)果進行了比較,得出:COG器件在制造時,界面處會產(chǎn)生殘余剪切應(yīng)力和剝離應(yīng)力,且殘余剪切應(yīng)力會由于其中間連接層的蠕變而緩慢減小。對于和COG器件一樣中間連接層較薄的連接器件來說,采用新的