空洞对功率芯片粘贴焊层热可靠性影响的分析

摘要

采用有限元方法,建立了功率器件封装的三维有限元模型,分析了封装体的温度场和应力场,讨论了芯片粘贴焊层厚度、空洞等因数对大功率器件封装温度场和应力场的影响。有限元结果表明,封装体的最高温度为73.45℃,位于芯片的上端表面,焊层热应力最大值为171MPa,出现在芯片顶角的下面位置。拐角空洞对芯片最高温度影响最大,其次是中心空洞。空洞沿着对角线从中点移动到端点,芯片最高温度先减小后增加。焊层最大热应力出现在拐角空洞处,最大值为309MPa。最后分析了芯片粘贴工艺中空洞形成的机理,并根据有限元分析结论对工艺的改善优化提出建议。