葛一铭 ,徐 琴 ,曹 鹏 ,沈 飞 ,柯燎亮

(1.天津大学 机械工程学院,天津 300072;2.成都宏科电子科技有限公司,四川 成都 610100;3.中国航天标准化与产品保证研究院,北京 100071)

叠层封装(Package on Package,PoP) 技术将内部经过完整测试的封装模块堆叠到另一个经过完整测试的封装模块上部。采用PoP 结构的元器件因具有集成度高、小型化、轻量化等一系列优点,已经在航天、汽车和通信等领域得到了广泛的应用[1]。

尽管PoP 技术凭借其特有优势广泛应用于各个领域,但也正因为其具有多层互连结构,使得其在生产、服役等环节中出现了较多的失效问题,其中翘曲是一种常见的失效形式。叠层封装作为一种多层板结构,各层材料热膨胀系数的不同会导致热变形的失配,从而产生了机械应力和翘曲[2-3]。翘曲直接影响到封装体的共面度,过大的翘曲会使得结构在表面焊接组装过程中焊球无法连接,出现开路、短连及应力损伤。当芯片由于翘曲所引发的层间拉伸力大于层间粘结力时,会导致芯片脱层、剥离。芯片一般由硅制成,是一种脆性材料,当翘曲引发的弯曲应力大于其弯曲强度极限时,将造成芯片开裂,进而破坏其内部逻辑结构,造成性能失效,最终导致整个电子产品或设备发生故障[4]。对于大多数引线键合芯片,若裂纹扩展至焊点,还可能导致焊点开裂、偏移、脱焊等失效[5-6]。

国内外学者应用仿真技术针对元器件的翘曲现象进行了大量研究。Kang[7]采用参数化有限元分析的方法,评估了塑料球栅阵列封装的焊球间距、封装尺寸、塑封料和衬底厚度对其翘曲的影响。……