基于有限元建模研究導電膠熱固多工況分析

方楚

（中國電子科技集團公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230031）

1 引言

導電膠的微小裂縫在熱或沖擊應力的作用下將不斷擴展并延伸至界面或膠體內部分層，最后導致粘接電阻增加甚至斷路。裂紋的形成有以下途徑：

（1）導電膠與金層、陶瓷基板間材料熱膨脹系數的差異使其在溫變應力下形變程度不一，熱機械疲勞界面處產生剪切應力并沿界面擴展，產生粘接膠裂縫或分層；

（2）低溫時導電膠的脆性導致裂縫的形成；

（3）粘接時導電膠與基板界面存在氣泡，這種缺陷不但會減少接觸面積，而且有助于裂紋的萌生和傳播；

（4）工藝缺陷導致的導電膠體內裂紋擴展到界面；

（5）膠層中存有少量空氣，這些空氣在受到熱時會持續膨脹，相近的氣泡甚至出現貫通，造成膠層出現孔洞，破壞導電通路，電阻增大。

目前鮮有研究通過開展有限元建模分析導電膠在溫度載荷情況下的多工況應力失效情況，本文開展仿真模擬導電膠本體、基板與導電膠界面、芯片與導電膠界面和芯片本身四個方面的應力水平，可作為初步判斷導電膠在溫度載荷作用下的失效分析手段。

2 建模方案

依據導電膠的材料參數構型開展有限元建模，包括外側爬高和外側平整兩方案，各方案均三面溢出，同時考慮不同厚度的導電膠層（10μm 、20μm、30μm）三類模型，模型詳細如圖1-2。

圖1：導電膠外側爬高方案的有限元模型

圖2：導電膠外側平整方案的有限元模型

3 載荷邊界設定

3.1 推力載荷

依據目……