CSP封装产品在循环热应力下之可靠度分析Board-Level-Reliability-of-....ppt
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1、CSP封装产品在循环热应力下之可靠度分析Board-Level-Reliability-of-內容摘要nCSP產品簡介n可靠度簡介n透過實驗求得可靠度n利用電腦模擬得到可靠度n實驗與模擬之結果比較n結論CSP產品簡介n封裝完成後之面積(Footprint)約為晶片(Die)之1.2倍n依其結構可分為四類nFlex Circuit InterposernRigid Substrate InterposernLead Frame(Lead-on-Chip)nWafer Level Assembly分析之CSP產品n南茂科技SOC(Substrate On Chip)產品CompoundAu wir
2、eChip TapeSubstrateSolder Ball可靠度簡介n可靠度之定義n元件於特定使用環境下一定時間內之損壞機率n為何需要可靠度n瞭解生產品質n輕薄短小n功能、成本封裝產品之可靠度實驗n熱循環測試nThermal Cycling Test簡稱TCTn加速因升降溫所造成之破壞發生n熱衝擊測試nThermal Shock Test簡稱TSTnPressure Cooler Test(PCA)n抗濕氣能力實驗及模擬之流程產品設計生產設備開發取得材料參數線性分析(熱傳、熱應力)非線性分析可靠度分析產品量產可靠度實驗小量試做產品製程參數調整實驗步驟n將一定數目之元件放入實驗機中n每100個
3、循環取出等量之元件進行檢測n產品染色後,在將元件拔離機版n加電壓檢測其迴路之電阻值n可得到循環數對損壞機率之值使用電腦分析可靠度之步驟n建立分析模型n找出產品最容易破壞處n使用非線性分析模擬破壞行為n整理分析結果n透過疲勞模型(Fatigue Model)得到模擬之循環數錫球問題n因存放及使用溫度高於溶解溫度的一半,會繼續產生結晶,並變形鬆弛應力n使用時升溫降溫產生類似疲勞之效應n材料發生永久變形n漸漸產生裂縫,繼而成長、破壞錫球行為分析n因錫球為具韌性之合金,故使用黏塑(Viscoplastic)性質模擬之n其行為在ANSYS中屬Rate-Dependent Plasticityn使用Ana
4、nds Model模擬錫球之變形Anands Modeln為ANSYS內建n需輸入9個材料參數n變形速率為溫度應力之函數mRQpsAd1sinhexp簡化模型n因整體對稱,取四分之一模擬之n忽略金線之影響n不考慮製程所造成之內應力及應變n假設材料間之接合為為理想結合(Ideal Adhesion)n假設溫度變化時,結構之整體溫度皆相同模型建立n建立2-D模型Solder BallFR-4BTDieTAPEEMCBTSolder BallFR-4EMC模型建立(continue)n建立3-D模型FR-4DieEMCBTBTEMCDieTapeSolder Ball材料參數n除錫球外,其他皆使用線
5、性材料性質材料性質材料總類楊氏係數kgf/mm2浦松比熱膨脹係數10-6/oC膠體 EMCTg=225 oC12600.371=142=58BT2300.317Tape2650.344.3晶粒 Die163100.313.8Solder Ball0.4FR-4500.2816材料參數(continue)n錫球之材料參數溫度楊氏係數kgf/mm2溫度熱膨脹係數10-6/26.853021.319.8524.0766.852669.626.8524.2106.852317.676.8525.11146.851965.6126.8526.01線性分析n將溫度由25提升至235n觀察整體之應力分佈及變
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