堆叠封装（PoP）结构中芯片热翘曲变形的研究

论文摘要

伴随着智能手机等高集成度电子产品的普及，PoP封装结构已经成为了业界主流的逻辑器件与存储器件的组合方式，在不断改进PoP生产工艺的过程中，人们逐渐认识到影响封装结构成品率及产品可靠性的最重要因素就是芯片在回流焊过程中热失配所导致的翘曲变形。本文针对这一问题，运用弹性力学薄板理论，对典型芯片结构进行简化，建立了芯片热翘曲变形的弹性曲面微分方程，最终得出了满足边界条件的解析解。然后，运用有限元分析软件ANSYS对典型芯片结构的受热变形进行仿真分析，并将分析结果与芯片热变形翘曲理论计算所得数据及实测结果进行对比，验证了芯片热变形翘曲解析解的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 项目来源及目的
• 1.2 堆叠封装（PoP）的结构和特点简介
• 1.3 PoP 的历史、现状及发展方向
• 1.4 本文所做的主要工作
• 1.4.1 典型 PoP 生产工艺过程及其存在问题概述
• 1.4.2 芯片热变形翘曲的弹性理论
• 1.4.3 多层板热翘曲变形的解析求解方法
• 1.4.4 多层板热翘曲变形的有限元分析
• 第二章 典型 PoP 生产工艺介绍及存在问题概述
• 2.1 典型 PoP 生产工艺介绍
• 2.2 PoP 封装中可能出现的问题
• 2.3 PoP 组件的主要失效形式
• 第三章 芯片热翘曲变形的弹性理论
• 3.1 基本理论介绍
• 3.1.1 弹性曲面的微分方程
• 3.1.2 薄板横截面上的内力和应力
• 3.1.3 柱坐标系中薄板轴对称弯曲的解法
• 3.1.4 柱坐标下的薄板温度应力
• 3.2 多层板温度变形模型
• 3.2.1 层合板理论
• 3.2.2 中性层位置计算
• 3.2.3 周边自由边界层合板的温度变形
• 3.2.4 柱坐标下的层合板温度变形分析
• 3.3 在用 PoP 芯片的翘曲变形分析
• 3.3.1 主要参数的选取
• 3.3.2 Matlab 程序及结果分析
• 第四章 芯片热翘曲变形的有限元方法分析
• 4.1 有限元方法简介
• 4.1.1 有限元基本思想
• 4.1.2 有限元分析的步骤
• 4.1.3 有限元分析法的应用优点
• 4.1.4 有限元分析软件 ANSYS 简介
• 4.2 芯片热翘曲变形的有限元分析
• 4.2.1 问题分析
• 4.2.2 芯片模型的建立和有限元分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献