陶瓷封装应力演变及高温可靠性研究

作     者：黄彦 田爽 王剑峰 王波 HUANG Yan;TIAN Shuang;WANG Jian-feng;WANG Bo

作者机构：无锡中微高科电子有限公司 中科芯集成电路有限公司 

出 版 物：《中国集成电路》 (China lntegrated Circuit)

年 卷 期：2023年第32卷第6期

页      面：67-74,85页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB3202703)。 

主　　题：陶瓷封装 应力演变 高温可靠性 有限元仿真 结构优化 

摘      要：陶瓷封装是常用的气密性封装方法之一,由于其高成本、高服役要求的特点,因此对封装良率和可靠性要求较高。本文针对陶瓷封装中平行缝焊引起的基板损伤问题进行了实验和有限元仿真,明确了用于平行缝焊仿真合适的热源模型;在此基础上,对结构在封装和高温服役过程中的应力演变进行了研究。研究结果表明,当平行缝焊热输入较高时,会导致陶瓷基板局部温度过高,而由于局部热失配导致基板主应力激增,进而引起基板开裂。另外,封装后在焊框外侧拐角位置积累的残余应力,是导致结构在后续高温服役过程中早期失效的原因。现通过焊框的几何外形优化,实现了器件在封装和服役时基板应力的降低,提高了封装良率和可靠性。