基于热应力的多物理量MCM封装可靠性研究

摘要

多芯片组件技术作为一种最新的微电子封装技术，因具有高性能、高速化、高密度化、小型化、轻量化、高可靠性等诸多优势而在各个领域特别是现代信息化军事武器装备中广泛应用，但其高密度、小型化的特点也带来了一系列设计、封装技术方面的难题，特别是随着单位体积功耗的不断增大，导致芯片温度急剧上升，因温度变化，导致芯片各材料之间热不匹配而产生热应力和应变，二者将会使模块弯曲变形并诱发包括热疲劳失效、焊料蠕变失效、引线焊接断裂失效、结构内部脱层失效以及材料破裂失效等在内的多种失效模式，这些因素已经严重影响制约了MCM的性能和发展。所以，对多芯片组件进行热及热应力分析，研究其封装可靠性具有重要意义。
　　本文采用有限单元法，通过有限元分析软件ANSYS13.0，结合传热学、热应力、热弹性等理论知识对某军用多物理量传感器网络节点MCM模块进行了稳态和瞬态的热应力求解，对求解的结果如温度、温度梯度、位移和应力等进行详细分析，并以这些求解分析为基础，重点研究分析了封装几何尺寸、材料属性及芯片布局对MCM模块的热力学性能的影响，进而对 MCM的封装可靠性提供一定的参考，也为进一步深入研究其封装可靠性奠定了一定的基础。