倒装焊芯片封装微通孔的一种失效机理及其优化方法

作     者：陈朝晖 张弛 徐鹏 曾维 吴家金 苏炜 陈宋郊 王强 CHEN Zhaohui;ZHANG Chi;XU Peng;ZENG Wei;WU Jiajin;SU Wei;CHEN Songjiao;WANG Qiang

作者机构：中国南方电网电力调度控制中心广州510530 飞腾技术(长沙)有限公司长沙410000 

出 版 物：《微电子学》 (Microelectronics)

年 卷 期：2024年第54卷第1期

页      面：165-170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] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：南方电网公司科技项目资助(ZDKJXM20200056) 

主　　题：倒装焊 封装可靠性 有机基板 温度循环 有限元分析 

摘      要：随着晶圆工艺节点的发展,封装集成度越来越高,封装有机基板的线宽和线距逐步减少,微通孔的数量增加,微通孔的孔径减少。球栅阵列(BGA)封装有机基板的微通孔失效一直是影响高性能和高密度芯片封装可靠性的主要问题。针对有机基板微通孔失效的问题,通过温度循环可靠性试验、有限元分析方法、聚焦离子束、扫描电子显微镜以及能谱仪等表征手段,系统研究了-65℃~150℃与-55℃~125℃500次温度循环加载条件下倒装焊的失效模式。结果表明,在-65℃~150℃温度循环条件下,有机基板微通孔由温度循环疲劳应力而产生微通孔分层,仿真表明-65℃~150℃下基板平均等效应力增加约8 MPa;通过改善散热盖结构,等效应力降低了21.4%,且能通过-65℃~150℃500次温度循环的可靠性验证,满足高可靠性的要求。