先进薄型封装的材料解决方案

先进薄型封装的材料解决方案

　　温度循环过程中的焊点疲劳度分析

　　图5(a)和5(b)表示在-55℃～125℃温度循环测试过程中计算出的FC-BGA封装中焊点的最大非弹性应变与时间的关系。根据这些数据我们可以判断，底部填充材料A和B进行粘弹性分析后获得的非弹性应变值比弹性分析后获得的值要大3-5倍。图6表示计算出的两类底部填充材料的非弹性应变范围。

　　在一个温度循环周期中，随着非弹性应变值的增大，可以确定非弹性应变值的范围。具有较大Tg值，且当温度高于Tg时弹性模数值较大的底部填充材料的非弹性应变范围较小。通过分析得出的结论为，具有较小Tg，且当温度高于Tg时弹性模数较大的底部填充材料更适用于薄型FC封装。

　　衬底特性对封装可靠性的影响

　　FC封装的可靠性还受到封装衬底特性的影响。图7表示计算出的传统薄型衬底(中间核芯层厚度为0.1mm)FC-BGA封装的整体翘曲值，并与中间核芯层厚度为0.4mm的计算结果进行了对比。传统衬底材料FC-BGA封装的翘曲值随衬底厚度的缩小而增大。图中还表示了具有较小CTE和较高硬度中间核芯层的薄型衬底FC-BGA封装的翘曲特性。在这种具有较小CTE和较高硬度中间核芯层衬底的封装中，随着中间核芯层厚度的下降，翘曲值增长平缓。

　　图8表示具有较小CTE和较高硬度的薄中间核芯层封装的焊点的疲劳特性。在这种具有较小CTE和较高硬度的中间核芯层的封装中，非弹性应变范围并没有随着中间核芯层厚度的缩小而增大。

　　结论

　　本文使用FEM法，通过考虑底部填充材料的粘弹性，对无铅焊接凸点薄型倒装芯片封装中封装材料的物理特性对热-机械可靠性的影响进行了参量分析。结果表明，考虑底部填充材料的粘弹性可以对封装可靠性进行更加精确的分析。在倒装芯片封装中，通过使用较小CTE和较高硬度的衬底，可以在不降低底部填充材料Tg的前提下改进封装的可靠性。（作者：Hiroyuki Tanaka，Sumitomo Bakelite Co. Ltd.）