Flip Chip BGA封裝的熱-機械性能設計及Low K芯片引線鍵合機器控制參數(shù)的計算機優(yōu)化.pdf

1、Flip Chip技術(shù)未來挑戰(zhàn)涉及基板技術(shù)、凸點制作、貼裝工藝、回流焊工藝、底充膠工藝、熱設計及電設計等方面。其產(chǎn)品實現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)基礎包括工程能力、材料基礎、制程能力及工程師和研發(fā)人員的經(jīng)驗積累等。這項技術(shù)正在不斷創(chuàng)新以實現(xiàn)更高的性能、更多數(shù)量凸點和更低的成本。
　　 對新開發(fā)的一種FC BGA封裝產(chǎn)品進行構(gòu)造裝配并作熱性能的實驗評估，測量其在自由對流及強迫對流條件下的熱阻值。應用CFD仿真工具Flotherm建立該封裝產(chǎn)品在自由對

2、流及強迫對流條件下的有限體積分析模型，進行CFD封裝熱性能仿真分析并與實驗比較，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+風扇三種封裝結(jié)構(gòu)的熱極限問題，討論了水平風速或風扇送風量及風向?qū)Ψ庋b熱極限的影響。對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)與材料導熱系數(shù)對封裝熱性能的影響，以期有助于同類型封裝的熱性能預測和優(yōu)化以及封裝設計規(guī)則的確立。研究中考慮的因子包括基板層數(shù)、導熱樹脂及金屬蓋

3、黏合劑的熱導率、金屬蓋結(jié)構(gòu)設計參數(shù)、基板導熱系數(shù)及測試板的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)過程中的力機械行為，重點考察Underfill中的應力分布特點及凸點材料的蠕變行為，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度，提出了凸點

4、材料內(nèi)部蠕變失效開裂的可能路徑及其在各種材料組合條件下的特點。采用有限元分析并運用Taguchi方法對該高I/O數(shù)FCBGA的可靠性進行優(yōu)化設計。為使封裝體具有較長的凸點疲勞壽命，最重要的措施是選用高模量低CTE值的Underfill材料，得到了各設計變量的最佳設置值。為使封裝體具有最佳的凸點陣列共面性，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計較大的尺寸，而設計較大的基板厚度則是實現(xiàn)最佳的凸點陣列共面性的最有效

5、的方法。以疲勞壽命為響應變量對錫鉛凸點的封裝作優(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計方法。
　　 研究封裝電特性基木層面上的關(guān)鍵問題，使用ANSOFT Q3D軟件分析各種典型因素對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