光学方法在微电子封装中的应用

热应力分析在微电子封装的设计和制造中是非常重要的一环. 影响微电子封装可靠性的因素包括封装结构中的温度分布、热致变形和关键界面上的层间粘结强度. 在微电子封装热应力分析和可靠性评估中,实验力学起着重要的作用. 凭借其内在的并行处理能力, 实验力学中的光学方法可以提供现场的、具有各种敏感度和解析度的全场位移测量,因而它也被广泛地用于微电子封装领域. 本文讨论了光学方法在微电子封装热应力分析中的应用,并举实例来说明光学方法是如何地被用于微电子封装技术的研发以及考核验收.     

光学方法在微电子封装中的应用

热应力分析在微电子封装的设计和制造中是非常重要的一环。影响微电子封装可靠性的因素包括封装结构中的温度分布、热致变形和关键界面上的层间粘结强度。在微电子封装热应力分析和可靠性评估中，实验力学起着重要的作用。凭借其内在的并行处理能力，实验力学中的光学方法可以提供现场的、具有各种敏感度和解析度的全场位移测量，因而它也被广泛地用于微电子封装领域。本文讨论了光学方法在微电子封装热应力分析中的应用，并举实例来说明光学方法是如何地被用于微电子封装技术的研发以及考核验收。     

微电子封装实验技术的回顾及发展现状

微电子封装,包括微电力系统及光电子封装,为实验力学开辟了新的研究应用领域,也对传统实验测试方法和测量技术提出挑战.本文讨论了微电子封装的发展趋势、微电子封装可靠性及相关力学问题.随后回顾了微观实验技术在微电子封装领域的发展,最后作者着重提出了一些提高微电子封装组件的可靠性的研究方法及思路.     

电子封装件在热-机械载荷作用下力学行为表征的实验方法综述

电子封装件在热-机械载荷作用下力学行为(尤其是热应力)的表征对于其机械可靠性的评价,失效分析和封装工艺的改进具有重要的意义.本文对目前该领域内主要的实验方法进行了简要的介绍,每项主要实验技术的优缺点、适用范围及其最新的发展及应用等都做了必要的阐述.这些实验技术与有限元方法的结合(杂交法)是探索电子封装件机械可靠性的最有效的方法并且代表着改领域的发展方向.     

用改进的混合方法分析微电子封装热应变场

介绍一种可用于微电子封装局部应变场分析的实验/计算混合方法,该方法结合了有限元的整体/局部模型和实时的激光云纹干涉技术,利用激光云纹干涉技术所测得的应变场来校核有限元整体模型的计算结果,并用整体模型的结果作为局部模型的边界条件,对实验难以确定的封装结构局部位置的应力、应变场进行分析.用这种方法对可控坍塌倒装封装结构在热载荷作用下焊球内的应变场分布进行了分析,结果表明该方法能够提供封装结构内应力-应变场分布的准确和可靠的结果,为微电子封装的可靠性分析提供重要的依据.     

用云纹干涉法研究金属焊点的热变形问题

本文采用现代光测力学的云纹干涉法，对铜－可伐焊接件热应变问题进行了实验研究，确定了焊层的热应变特征，结果表明：由于热膨胀系数不匹配、焊层存在复杂的应力状态，它不仅受到焊板材料对它的剪切作用，而且受到纵向拉伸、挤压作用。这对于认识微电子封装芯片焊层的热疲劳失效机理有重要意义     

吸收湿气对微电子塑料封装影响的研究进展

微电子塑料封装中常用的聚合物材料因易于吸收周围环境中的湿气而对器件本身的可靠性带 来很大影响, 本文回顾了封装材料中湿气扩散、湿应力及蒸汽压力的产生这3个互相联系过 程的研究情况, 从理论分析、特征参数描述及其实验测定、有限元模拟分析的角度来分别予 以介绍.从已有的理论分析与实验结果中可以看出, 塑封材料吸收湿气会给器件的可靠性带 来诸多影响, 湿气的吸收、扩散、蒸发等过程, 实验测量, 以及由湿气带来的其它相关问题正 成为微电子封装可靠性研究领域中的新热点, 受到越来越多的关注与重视.     

云纹干涉法在新材料细观力学实验研究中的应用

本文介绍了云纹干涉法用于新材料细观力学实验研究的几个典型例子，实验结果不仅为这些新材料的细观本构理论研究提供了重要的实验依据，同时也表明云纹干涉法是固体材料细观力学实验研究的有效手段之一。最后简要地分析了云纹干涉法在细观力学实验研究中的测量能力。     

基于细观力学方法的底部充填封装芯片接合层的热应力计算

底部充填是一种用来提高电子产品在恶劣环境下工作的稳定性及可靠性的技术,是电子制造产业的常用方法．本文基于细观力学方法建立了计算底部充填封装芯片热应力的方法．针对底部充填封装芯片焊锡-充填物接合层的结构特点,我们建立了接合层的均一化模型,并从理论上推导了接合层的等效弹性常数、热膨胀系数和导热系数．运用该均一化模型,我们对封装芯片工作产热导致的热传导和热应力问题进行了有限元数值模拟,计算的结果与接合层未均一化的模型具有较好的一致性,而计算效率极大提高,显示了该方法在计算底部充填封装芯片热应力方面的可行性．     

封装光纤线圈的胶粘剂对光纤产生的热应力影响

分析了外加应力对光纤消光比的影响，对封装后的光纤线圈建立了简化的力学模型。根据弹性力学原理，利用有限元分析方法对其进行热应力分析，结果表明通过减小胶粘剂的热变形量可以减小对光纤的热应力影响。此外还进行了实验验证，所得实验结果与理论分析基本符合。     

Cracking in thin multi-layers with finite-width and periodic architectures

Many applications involve thin multi-layers comprised of repeating patterns of different material sections, notably interconnect–dielectric structures in microelectronics. This paper considers a variety of failure scenarios in systems with periodically arranged features within a single layer. Crack driving forces are presented for (i) debonding between alternating material sections in a thin film (i.e. channel and tunnel cracking at material junctions), and (ii) channel cracking in a thin uniform coating above a layer comprised of alternating sections of different materials. The effects of elastic mismatch, feature spacing, crack spacing and residual stress are illustrated for a wide range of parameters. The results presented here illustrate that residual stresses in intact sections can strongly promote cracking in adjacent layers, which is in contrast to analyses of blanket film multi-layers which predict that residual stress in adjacent layers has no effect. An important finding is that decreasing the relative size of low-modulus sections significantly increases the crack driving force in adjacent layers. The implications of these results are discussed in the contexts of critical feature spacing and the impact of incorporating low elastic-modulus sections (such as polymer dielectrics) on thermo-mechanical reliability.     

Non-destructive evaluation of the interface between silicon dies and copper leadframes in integrated circuit packaging

The silicon die and copper leadframe in integrated circuit (IC) packaging are bonded together by die attach adhesive, and the quality of the interface is a critical issue in the reliability of IC packaging. Common defects such as cracks and delaminations can be detected using the C-scan ultrasonic microscopy method with sufficient confidence. However, weak interfaces due to weak adhesion and poor cohesion have often gone undetected, to subsequently become potential defective areas. In this paper we present experimental work to evaluate the quality of the interfaces that typically exist in IC packages using longitudinal ultrasonic wave propagation with contact transducers. Three different conditioning processes, varying curing, moisture exposure and pre-curing moisture contamination, are used to degrade the interface bonding the silicon die and copper leadframe. Ultrasonic reflection coefficients from the interface are then measured. The results show that the reflection coefficient depends strongly on the interface quality, and can be used as a quantitative indicator to characterize the bond quality.     

Advances in identification of nonlinear characteristics of packaging based on computational intelligence

Cushioning packaging is the most important subject in theoretical studies and real world applications of packaging dynamics. One of the fundamental steps in the design of cushioning packaging is to choose appropriate cushioning liner materials so as to control the peak value of acceleration transfered to the product and avoid the damage of the product resulting from the excessive internal stress owing to a large inertia force. It is necessary to determine the nonlinear behaviours of cushioning liners for designing reasonably packaging items and improving the cushioning effect of the packaging of products. It gives a new way of providing theoretical basis for judging, demonstrating and designing cushioning packaging that the artificial neural network methods, fuzzy adaptive control techniques and evolutionary computations are used to deal with the identification problems of cushioning packaging. This paper outlines several advances in the identification of nonlinear characteristics of packaging using computational intelligence and discusses the existent problems and the relevant further efforts.     

塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应分析

随着铜互连以及low-k电介质在超大规模集成电路中地广泛使用，low-k电介质的机械完整性及其对互连可靠性变得更加重要。影响介电膜的机械完整性和互连可靠性的因素包括介电膜的工艺制程，芯片与封装材料的相互影响，以及环境温度和湿度的影响。本文研究集中于了解环境温度和湿度对塑封硅器件中介电薄膜的可靠性影响。采用快速温度和湿度实验条件，对塑封硅器件中介电薄膜受水分和温度损伤的敏感性进行了分析。运用商业有限元（FEA）分析软件，对水分在塑封材料和硅器件中的扩散过程进行了建模及仔细分析。并对硅器件周边密封圈的防水分扩散效力进行了研究。通过这一系列实验与分析，对塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应有了完整地了解，并提出和建立了相关的物理模型和经验公式。运用这物理模型和经验公式可对在各种使用环境温度和湿度条件下，塑封硅器件中介电薄膜的可靠性进行评估及分析。     

塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应分析(英文)

随着铜互连以及low-k电介质在超大规模集成电路中地广泛使用,low-k电介质的机械完整性及其对互连可靠性变得更加重要。影响介电膜的机械完整性和互连可靠性的因素包括介电膜的工艺制程,芯片与封装材料的相互影响,以及环境温度和湿度的影响。本文研究集中于了解环境温度和湿度对塑封硅器件中介电薄膜的可靠性影响。采用快速温度和湿度实验条件,对塑封硅器件中介电薄膜受水分和温度损伤的敏感性进行了分析。运用商业有限元(FEA)分析软件,对水分在塑封材料和硅器件中的扩散过程进行了建模及仔细分析。并对硅器件周边密封圈的防水分扩散效力进行了研究。通过这一系列实验与分析,对塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应有了完整地了解,并提出和建立了相关的物理模型和经验公式。运用这物理模型和经验公式可对在各种使用环境温度和湿度条件下,塑封硅器件中介电薄膜的可靠性进行评估及分析。     

RECENT PROGRESS IN RESIDUAL STRESS MEASUREMENT TECHNIQUES

Residual stress measurement is of critical significance to in-service security and the reliability of engineering components, and has been an active area of scientific interest. This paper offers a review o[ several prominent mechanical release methods for residual stress measurement and recent developments, focusing on the hole-drilling method combined with advanced optical sensing. Some promising trends for mechanical release methods are also analyzed.