司建文，郭怀新，王子良

（南京电子器件研究所，南京　210016）



TO型陶瓷外壳封接失效模式有限元分析

司建文，郭怀新，王子良

（南京电子器件研究所，南京210016）

摘 要：针对TO型针封结构陶瓷外壳在封接过程中的开裂、变形等失效现象，采用ABAQUS有限元模拟软件，系统分析了包铜复合引线、氧化铝陶瓷环、柯伐过渡片及钢框架的应力分布规律。结果表明残余应力在陶瓷环上存在集中情况，且陶瓷内环受拉应力，极易导致瓷件微裂纹和开裂。进而解释了针封结构外壳在钎焊封接时易出现严重的因瓷件微裂纹或开裂引起的可靠性失效现象，并对类似针封结构外壳封接的可靠性评估和优化设计有一定的指导意义。

关键词：针封结构；外壳；应力；有限元

1　引言

随着微电子器件不断向高集成、小型化、多功能及长寿命方向发展，其可靠性要求的提高和失效研究成为微电子封装领域的重要研究热点。由于材料热失配效应，封装过程不可避免地存在残余应力，若残余应力过大会导致材料微裂纹、变形，影响器件长期可靠性，甚至直接导致器件失效[1～3]。因此建立和发展有效而精确的封装应力计算方法，是封装设计和可靠性研究中必要的研究工作。在外壳进行钎焊封接过程中，在受到温度及封接固定等条件作用下，往往出现外壳薄弱区变形、微裂纹甚至开裂等现象，导致器件漏气、性能失效，尤其对TO型针封结构陶瓷外壳，这种失效现象极为普遍，其结构的可靠性是封接过程及后续应用过程中急需解决的重要问题之一。……