基于硅凝膠灌封溫循載荷下的鍵合絲疲勞失效機理仿真分析

編號：FTJS10321

篇名：基于硅凝膠灌封溫循載荷下的鍵合絲疲勞失效機理仿真分析

作者：顧廷煒 馮政森 朱燕君 孫曉冬

關(guān)鍵詞： 有限元仿真 鍵合絲 硅凝膠灌封 溫度循環(huán) 疲勞失效機理

機構(gòu)： 中科芯集成電路有限公司

摘要： 針對某型混合集成電路在溫度循環(huán)試驗后出現(xiàn)的硅凝膠灌封區(qū)域鍵合絲疲勞失效,對鍵合絲的鍵合強度和疲勞斷裂失效進行了試驗分析,建立了單根鍵合絲和硅凝膠局部灌封區(qū)域的有限元簡化模型,擬合了硅凝膠材料的本構(gòu)模型參數(shù),基于ANSYS Workbench軟件對不同膠體材料參數(shù)條件和溫循載荷作用下的鍵合絲應(yīng)力分布情況進行了熱力耦合仿真分析,并基于仿真結(jié)果對混合集成電路的硅凝膠灌封工藝進行了優(yōu)化和加嚴(yán)溫度循環(huán)試驗。仿真和實驗結(jié)果表明,鍵合絲第一鍵合點頸部和第二鍵合點根部的應(yīng)力值較大,存在明顯的塑性應(yīng)變,與疲勞斷裂失效分析一致;通過減小硅凝膠的熱膨脹系數(shù)和灌封體積的方式進行工藝優(yōu)化后,鍵合絲的應(yīng)力值顯著減小,樣品經(jīng)過溫度循環(huán)試驗后實測良率從167%提升至100%。研究結(jié)果對于提高硅凝膠灌封區(qū)域中的金絲鍵合疲勞強度有一定的指導(dǎo)意義。