集成電路有機(jī)基板倒裝焊失效分析與改善

朱國(guó)靈，韓星，徐小明，季振凱

（無(wú)錫中微億芯有限公司，江蘇無(wú)錫 214072）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品對(duì)便攜性、多功能性的需求日益迫切，芯片設(shè)計(jì)朝著多功能和大規(guī)模集成的方向發(fā)展，并且塑封集成電路具有成本低、重量輕和易制造等優(yōu)點(diǎn)，因此，大尺寸、高密度的塑封倒裝焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中[1]。然而，在封裝、組裝和使用過(guò)程中，集成電路往往需要經(jīng)歷多次溫度變化和熱沖擊，不同材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）不同會(huì)引發(fā)熱失配，導(dǎo)致電路在溫度循環(huán)試驗(yàn)、回流焊時(shí)易發(fā)生互聯(lián)凸點(diǎn)開(kāi)路失效，進(jìn)而影響封裝可靠性[2]。行業(yè)技術(shù)人員對(duì)倒裝焊凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的可靠性和失效模式進(jìn)行了研究。田野采用有限元分析法，發(fā)現(xiàn)熱沖擊會(huì)影響凸點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變分布和互連可靠性[3]。高娜燕等人通過(guò)優(yōu)化倒裝塑封體結(jié)構(gòu)中的芯片厚度、基板厚度和CTE 等參數(shù)，有效控制了封裝翹曲度[4]。ZHU 等人通過(guò)試驗(yàn)方法研究了凸點(diǎn)在電流應(yīng)力作用下的失效機(jī)制[5]。黃春躍等人通過(guò)對(duì)凸點(diǎn)形態(tài)進(jìn)行熱循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變分析，研究了凸點(diǎn)與疲勞壽命之間的關(guān)系[6]。現(xiàn)階段針對(duì)封裝制程改善措施的相關(guān)研究比較缺乏。

本文針對(duì)某款間距為1.00 mm 的FC-PBGA900型FPGA 封裝電路，利用Ansys Workbench 軟件依照實(shí)體封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行1∶1 建模，模擬其在溫度循環(huán)和回流焊過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，分析失效原因并提出針對(duì)封裝制程的改善措施，為大尺寸、高密度的塑封倒裝焊提供重要的理論支撐和制程改善方案。……