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封装器件界面强度的可靠性问题一直是微电子行业研究的热点,而且温度变化引起的界面开裂失效也是微电子封装器件失效的主要形式之一。因此,找到一种合适的方法研究封装器件的界面强度尤为重要,本文运用实验与仿真相结合的方式研究了温度与界面强度的对应关系,并针对现阶段运用较为普遍的叠层CSP封装形式,运用有限元仿真软件对其进行了热循环条件界面强度可靠性分析。主要研究内容包括: 1.本文对各种界面强度的测试方法进行了综合比较分析,目的是找到一种简单、准确的测试方法,为后面的分析做好准备。 2.制备了四点弯曲实验所需的试验样品模型,实验样品分别在25℃、40℃、60℃、85℃、150℃进行了弯曲实验测试,通过实验获得了不同温度下力与位移的实验参数.建立了四点弯曲样品的2D有限元参数化模型,运用有限元仿真分析软件结合实验参数,获得了不同温度下样品界面的界面强度值Gc。 3.基于内聚力模型(CZM)方法,研究了叠层CSP器件在热循环条件下脱层开裂的实效情况。对叠层CSP器件的各个界面进行了有限元模拟,由此确定了较易出现脱层开裂失效的界面,并针对该界面,以提高封装器件的抗脱层能力为目的,对影响器件脱层开裂失效的结构参数进行了分析,得出了提高器件抗脱层能力的方案。 研究结果表明:(1)与其它的测试界面强度方法相比,四点弯曲法更加简单、准确,通过四点弯曲试验,获得了求界面强度值所需的试验数据。(2)有限元仿真结合实验数据求出了样品在不同温度下对应的界面强度值Gc,25℃、40℃、60℃、85℃、150℃对应的Gc值为:0.0212、0.011、0.0069、0.0041、0.0015(单位都是32e?J/mm),通过数据对比能够清楚的看出,温度对界面强度值有很大的影响,伴随着温度的升高,界面强度值明显减少。(3)仿真中,获得了各个界面层的Damage值,各个界面的最大Damage值分别为:0.2055,0.403和0.4635,Cu基板与粘结剂层的Damage值最大,其次是芯片与底层粘结剂层,最小是第二层芯片与粘结剂层,这是由于Cu基板与芯片粘结剂的粘结强度低于芯片与芯片粘结剂的粘结强度,所以可得出结论最易出现脱层开裂的是Cu基板与粘结剂层。(4)改变器件的结构参数对脱层失效的影响可知,增加Cu基板的厚度可提高器件的抗脱层能力,增强了器件的可靠性,为设计叠层CSP器件提供了很好的参考意见。本文的研究成果对器件界面强度可靠性的提高以及器件的设计制造提供了一定的参考价值。