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环氧树脂复合材料的流变特性及底部填充工艺研究

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环氧树脂复合材料的流变特性及底部填充工艺研究

作者：罗琬华中科技大学

学位级别：硕士

底部填充工艺可以减小因基板与芯片热膨胀系数不匹配所引起的变形,因此是提高封装稳定性的关键工艺。底部填充胶的流变特性是影响填充过程的重要因素。所以本文针对环氧树脂复合材料的流变特性及底部填充工艺,主要开展了如下工作:(1)测... 详细信息

底部填充工艺可以减小因基板与芯片热膨胀系数不匹配所引起的变形,因此是提高封装稳定性的关键工艺。底部填充胶的流变特性是影响填充过程的重要因素。所以本文针对环氧树脂复合材料的流变特性及底部填充工艺,主要开展了如下工作:(1)测得底部封装材料环氧树脂及其复合材料的粘度,并建立了添加物含量与复合材料粘度关系的本构模型。分析其流变特性得,环氧树脂和氧化铝/环氧树脂复合材料为牛顿流体;碳纳米管/环氧树脂复合材料和两相填充型复合材料为假塑性流体。氧化铝和碳纳米管的加入会增加环氧树脂基体材料的粘度系数。(2)在Washburn模型基础上,建立了一个新的解析模型,用于预测毛细驱动型底部填充流动过程。此模型更合理地考虑了焊球对流动的影响,以及底部填充胶在焊球表面、芯片与基板工作面上不同的接触角。(3)基于所建解析模型,分析了填充材料与工艺参数对流动速率的影响。底部填充胶粘度越大,填充越快,当粘度小于20Pa.s时,流速减缓趋势更加明显。结合材料流变性能分析得,添加物含量越高,填充速度越慢,所以可以通过适量减少添加物来加快流速。填充材料表面张力越大、接触角越小,填充速度越快。除此之外,控制芯片与基板间隙高度在转折点附近、减小焊球直径尺寸、增大焊球间距,也是提高的流动速度的有效方法。(4)基于Fluent软件,建立了底部填充流动的三维数值模型。利用所建模型仿真研究了“边界效应”对流动前沿的影响,发现两侧的流动快于中间部分。但是“边界效应”并不容易引发形成融合纹、夹气和短缺等缺陷。因此在设计芯片时,不用着重考虑。(5)基于所建立的数值模型对不同点胶方式的底部填充流动进行仿真。研究不同点胶方式下流动前沿的形态,发现I型和L型点胶的夹气、短缺和融合纹等缺陷的潜在性小,而U型点胶方式的产品缺陷可能性较大。

关键词：环氧树脂复合材料底部填充流变仿真

球形焊点三角形排列倒装芯片底部填充的能量法研究

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半导体技术 2021年第7期46卷 558-564页

作者：蒋伟杰姚兴军华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对于具有球形焊点且呈正三角形排列的倒装芯片,由于其待填充的空隙结构复杂,难以通过平均毛细压来建立底部填充的解析模型。因此通过能量变化来分析底部填充过程以避免平均毛细压的计算。首先分析了底部填充过程中表面能的变化、动能的... 详细信息

对于具有球形焊点且呈正三角形排列的倒装芯片,由于其待填充的空隙结构复杂,难以通过平均毛细压来建立底部填充的解析模型。因此通过能量变化来分析底部填充过程以避免平均毛细压的计算。首先分析了底部填充过程中表面能的变化、动能的变化和流道壁面对流动的阻力损耗;然后根据能量守恒定律得到了反映底部填充过程的新解析模型;最后用计算流体力学(CFD)软件对底部填充过程进行了三维数值模拟,以此验证了基于能量法的新解析模型。能量法更具有通用性,可用于研究焊点形状和排列方式复杂的倒装芯片底部填充过程。

关键词：倒装芯片底部填充能量法能量守恒计算流体力学(CFD)

等离子清洗及点胶轨迹对底部填充胶流动性的影响

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半导体技术 2023年第3期48卷 268-271页

作者：翟培卓洪根深王印权李守委陈鹏邵文韬柏鑫鑫中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

倒装焊封装过程中,底部填充胶的流动性决定了填充效率,进而影响生产效率及成本。通过对比接触角和底部填充胶流动时间,研究了等离子清洗及点胶轨迹对底部填充胶流动性的影响。结果表明:经微波等离子清洗后,水及底部填充胶在陶瓷基板表... 详细信息

倒装焊封装过程中,底部填充胶的流动性决定了填充效率,进而影响生产效率及成本。通过对比接触角和底部填充胶流动时间,研究了等离子清洗及点胶轨迹对底部填充胶流动性的影响。结果表明:经微波等离子清洗后,水及底部填充胶在陶瓷基板表面的浸润性均有所提高;微波等离子清洗还能促进底部填充胶在芯片和陶瓷基板之间的流动。I形点胶轨迹对应的流动时间最长,而U形点胶轨迹的流动时间最短。因此适当增加点胶轨迹的总长度,可以有效提高底部填充胶的填充效率。

关键词：微电子封装等离子清洗点胶轨迹底部填充流动性

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倒装芯片封装中底部填充技术的分析与优化

倒装芯片封装中底部填充技术的分析与优化

作者：金鑫东南大学

学位级别：硕士

倒装芯片技术作为芯片封装中一种关键的互连方式广泛应用于各类高级封装中,但其结构的特殊性带来的焊点可靠性问题也一直存在。底部填充作为该互联方式中用来提高连接凸点可靠性的一种方法正在得到广泛的应用,但在工艺实施过程中,空洞... 详细信息

倒装芯片技术作为芯片封装中一种关键的互连方式广泛应用于各类高级封装中,但其结构的特殊性带来的焊点可靠性问题也一直存在。底部填充作为该互联方式中用来提高连接凸点可靠性的一种方法正在得到广泛的应用,但在工艺实施过程中,空洞和胶量失配一直是发生率较高的两个异常,这两个异常会造成填充质量以及产品可靠性的下降,因此对底部填充过程进行研究和优化,降低空洞和胶量失配的发生率对于提高产品的加工合格率、可靠性以及降低加工成本具有重要意义。本文通过对大量空洞失效样品的统计和分析发现,填充系统中过高的湿气含量是造成空洞不良的主要因素。为了有效抑制填充过程中的湿气侵入,本文进行了大量的实验对比和数据分析,总结出了切实有效的过程优化条件。在胶量失配问题的解决上,本文基于实际的填充要求和点胶过程建立了通用的点胶模型,然后根据建立的点胶模型推导出了一种新的胶量计算方法,该方法能够根据实际的点胶状态计算产品所需的胶量,提高了胶量配置的准确度。通过实验验证以及对生产数据的统计表明:采用本文优化后的作业条件和方法能够有效降低底部填充过程中空洞和胶量失配问题的发生率。根据统计数据显示,空洞发生率由原先的0.478%减小到0.317%,下降了33.8%,胶量失配的发生率由原先的0.28%减小到至0.16%,下降了43%,作业过程中胶水的浪费量下降17.8%。

关键词：底部填充空洞湿气胶量

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底部填充式BGA封装热机械可靠性浅析

电子工业专用设备 2016年第8期45卷 9-14,44页

作者：杨建生天水华天科技股份有限公司甘肃天水741000

探讨了在超级球阵列封装(SBGA)中,底部填充对各种热机械可靠性问题的影响;针对加工诱发的各种残余应力,研讨有底部填充和没有底部填充的非线性有限元模型;把焊料作为时间和相关温度建模,其他材料酌情按照温度和相关方向建模,分析由于热... 详细信息

探讨了在超级球阵列封装(SBGA)中,底部填充对各种热机械可靠性问题的影响;针对加工诱发的各种残余应力,研讨有底部填充和没有底部填充的非线性有限元模型;把焊料作为时间和相关温度建模,其他材料酌情按照温度和相关方向建模,分析由于热循环在封装中出现的应力/应变状况;对于焊料球中有关时间的塑性应变、蠕变应变和整个非弹性应变的大小和位置,分析底部填充的影响和铜芯对焊料球应变的影响;凭借定性的界面应力分析,探讨插件与底部填充界面以及基板与底部填充界面处发生剥离的可能性;有关SBGA封装结果表明,底部填充并不总是提高BGA可靠性,底部填充的特性,在BGA封装整体可靠性方面,效果是显著的;与现有试验数据相比,焊点疲劳热循环的预测数量类似于没有底部填充的BGA封装。

关键词：球阵列封装剥离可靠性焊点疲劳底部填充

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底部填充固化程序对固化后产品微气孔的影响

电子与封装 2021年第9期21卷 15-19页

作者：陈志健王剑峰朱思雄中科芯集成电路有限公司江苏无锡214072

随着倒装封装中焊球间隙的不断缩小,底部填充工艺难度逐渐增加。该研究对窄节距倒装产品底部填充微孔洞进行了相关研究,通过更换底部填充胶水、优化固化曲线,最终采用三段式固化程序,成功解决了微孔洞残留问题。超声波扫描以及扫描电镜... 详细信息

随着倒装封装中焊球间隙的不断缩小,底部填充工艺难度逐渐增加。该研究对窄节距倒装产品底部填充微孔洞进行了相关研究,通过更换底部填充胶水、优化固化曲线,最终采用三段式固化程序,成功解决了微孔洞残留问题。超声波扫描以及扫描电镜分析表明微气孔在胶水反应低温段大量产生,三段式固化程序通过延长低温段反应时间,控制高分子化合物聚合反应速率,对于消除固化过程中的微气孔残留起到了重要作用。

关键词：倒装底部填充固化程序微气孔改善

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底部填充工艺的瞬时温度环境管理(英文)

电子工业专用设备 2009年第7期38卷 21-24,41页

作者： Steven J Adamson Dan Ashley William Hassler Jared Wilburn Asymtek 2762 Loker Avenue West Carlsbad California USA

微电子组装的大部份工艺开发都要求将元件做到更小,以便在尺寸日益缩小的便携式设备上实现更多功能。阐述了大元件的底部填充,即一侧的尺寸超过15mm,底部填充的胶量介于30～50mg。大尺寸晶元的制造工艺要求比现有生产线更大的产能,这就... 详细信息

微电子组装的大部份工艺开发都要求将元件做到更小,以便在尺寸日益缩小的便携式设备上实现更多功能。阐述了大元件的底部填充,即一侧的尺寸超过15mm,底部填充的胶量介于30～50mg。大尺寸晶元的制造工艺要求比现有生产线更大的产能,这就给底部填充点胶带来更大的挑战。大元件的产能超过3000个/h时,需要点胶机点出非常多的胶水。如此多的胶水在出胶前通过点胶阀,这将会带来加热的问题-某些工艺要求出胶前胶水必须要加热。这会对胶点尺寸有影响,因为随着温度的变化,底部填充的胶水黏度也会随之变化,从而轻微影响点出的胶量。从而将影响晶元相邻的"非沾染区"。稳定的温度是点胶稳定性的保证,并且能帮助胶水流进晶元下方同时也有助胶水分离从而更容易喷射出来。从研究中可以观察到:系统温度环境(点胶机内部)对点胶的胶水质量有影响。

关键词：点胶机大元件底部填充瞬时温度

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底部填充工艺探讨

印制电路信息 2011年第6期19卷 66-70页

作者：张涛孙忠新江南计算技术研究所江苏无锡214000

底部填充工艺是倒装芯片封装过程中的一个必不可少而且很关键的组成部分,底部填充工艺的成败将直接影响到封装的可靠性。本文针对底部填充工艺中需考虑的多个方面,如分配模式、胶水体积计算、硬件选择等,阐述如何改进工艺,增强底部填充... 详细信息

底部填充工艺是倒装芯片封装过程中的一个必不可少而且很关键的组成部分,底部填充工艺的成败将直接影响到封装的可靠性。本文针对底部填充工艺中需考虑的多个方面,如分配模式、胶水体积计算、硬件选择等,阐述如何改进工艺,增强底部填充的自动生产的能力。

关键词：底部填充胶水倒装芯片

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底部填充对BGA封装的可靠性研究

底部填充对BGA封装的可靠性研究