功率模块引线键合界面的疲劳断裂特性研究
发布时间：2021-06-24 08:47
引线键合是电子封装领域中应用非常广泛的一种微互连方式,引线键合的可靠性问题一直是广大学者研究的热点。引线键合的失效主要分为键合界面的脱粘以及引线颈部的断裂两大类。针对键合界面的失效,许多学者提出了不同的经验公式,用来预测界面的疲劳寿命及裂纹扩展情况。近年来,随着内聚力模型的不断发展,内聚力模型已经被证明能够很好地描述界面的失效情况。因此,为了更加深入地了解引线键合界面的失效问题,可以将内聚力模型引入到引线键合界面失效的研究中来,以弥补经验公式在描述疲劳断裂失效过程中的不足之处。本文工作概括如下:（1）建立了一种改进的分段插值的内聚力模型,可以表征不同形状的内聚力模型。利用有限元模拟的方式,对内聚力模型形状的影响进行了研究。为确定分段插值内聚力模型的参数,提出了一种“两步法”参数反演辨识方法,分别基于实验数据与伪实验数据,对反演方法的准确性以及效率进行了验证。比较分析了反演信息对反演结果的影响,结果表明,将多种信息结合起来进行反演分析,能够得到比利用单一信息进行反演更为可靠、统一的结果。（2）对功率模块进行了温度循环实验,分析了功率模块引线键合部位的失效情况。结果显示,引线键合的失效主要...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
引线键合界面
tt别为法向与切向的牵引力，max 、max 分别为法向与切向张开位移分别为n 、t ，称为该内聚力模型的特征位移着位移的增加而慢慢减小，直到减至零为止，此时对应、ft 。各方向上的断裂能临界值cn 、ct 可以表达为： ftcfnctn maxmax2121，即为双线性牵引力—张开位移关系，在外荷载的作用增加呈线性增长，待牵引力到达最大值后，该处材料发着张开位移的不断增加，牵引力逐渐减小，该处材料承引力减小至零时，该处材料完全失效。
别为法向、切向位移，nδ 、tδ 分别为法向、切向特征位内聚能，*n 为纯剪切失效时法向位移的对应值。对内聚可得到各方向牵引力的表达式为：[1exp()](11exp(){exp()2222nnttttnnnnnnnrrqT )exp()exp()1)(2(22ttnnnntttnnntqrqTq 内聚能分别为： ttnn maxmaxexp(1)2exp(1)最大牵引力，maxτ 为切向最大牵引力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无铅焊料中孔洞率的反演辨识[J]. 朱玲玲,郭源齐,许杨剑,刘勇,梁利华. 电子元件与材料. 2016(06)
[2]基于卡尔曼滤波算法的功能梯度材料参数辨识[J]. 李翔宇,许杨剑,王效贵,梁利华. 工程力学. 2013(11)
[3]实验数据反演识别分析方法与力学表征[J]. 张茜,王娟,亢一澜. 实验力学. 2013(02)
[4]硅通孔互连技术的可靠性研究[J]. 侯珏,陈栋,肖斐. 半导体技术. 2011(09)
[5]基于实验的反演识别方法及其在材料力学性能研究中的应用[J]. 亢一澜,王娟,林雪慧. 固体力学学报. 2010(05)
[6]大岗山水电站地下厂房区初始地应力场Nelder-Mead优化反演研究[J]. 贾善坡,陈卫忠,谭贤君,吕森鹏. 岩土力学. 2008(09)
[7]集成电路封装中的引线键合技术[J]. 黄玉财,程秀兰,蔡俊荣. 电子与封装. 2006(07)
[8]基于神经网络响应面的复合材料结构优化设计[J]. 李烁,徐元铭,张俊. 复合材料学报. 2005(05)
[9]芯片封装焊球连接疲劳寿命预测分析——能量法和有效应变法之比较[J]. 许杨剑,刘勇,梁利华,余丹铭. 应用力学学报. 2005(02)
[10]电子封装件受热载荷作用有限元数值模拟分析[J]. 葛增杰,顾元宪,王宏伟,靳永欣. 大连理工大学学报. 2005(03)
硕士论文
[1]基于内聚力模型非均质材料损伤与失效的数值研究[D]. 靳国辉.浙江工业大学 2015
[2]IGBT器件热可靠性的研究[D]. 董少华.山东大学 2014
[3]功率外壳粗铝丝键合可靠性工艺研究[D]. 侯育增.南京理工大学 2013
[4]微电子器件中的应力分析及改善方法研究[D]. 廖俊.电子科技大学 2013
[5]功率器件封装的可靠性研究[D]. 谢鑫鹏.华南理工大学 2010
本文编号：3246778
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
引线键合界面
tt别为法向与切向的牵引力，max 、max 分别为法向与切向张开位移分别为n 、t ，称为该内聚力模型的特征位移着位移的增加而慢慢减小，直到减至零为止，此时对应、ft 。各方向上的断裂能临界值cn 、ct 可以表达为： ftcfnctn maxmax2121，即为双线性牵引力—张开位移关系，在外荷载的作用增加呈线性增长，待牵引力到达最大值后，该处材料发着张开位移的不断增加，牵引力逐渐减小，该处材料承引力减小至零时，该处材料完全失效。
别为法向、切向位移，nδ 、tδ 分别为法向、切向特征位内聚能，*n 为纯剪切失效时法向位移的对应值。对内聚可得到各方向牵引力的表达式为：[1exp()](11exp(){exp()2222nnttttnnnnnnnrrqT )exp()exp()1)(2(22ttnnnntttnnntqrqTq 内聚能分别为： ttnn maxmaxexp(1)2exp(1)最大牵引力，maxτ 为切向最大牵引力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无铅焊料中孔洞率的反演辨识[J]. 朱玲玲,郭源齐,许杨剑,刘勇,梁利华. 电子元件与材料. 2016(06)
[2]基于卡尔曼滤波算法的功能梯度材料参数辨识[J]. 李翔宇,许杨剑,王效贵,梁利华. 工程力学. 2013(11)
[3]实验数据反演识别分析方法与力学表征[J]. 张茜,王娟,亢一澜. 实验力学. 2013(02)
[4]硅通孔互连技术的可靠性研究[J]. 侯珏,陈栋,肖斐. 半导体技术. 2011(09)
[5]基于实验的反演识别方法及其在材料力学性能研究中的应用[J]. 亢一澜,王娟,林雪慧. 固体力学学报. 2010(05)
[6]大岗山水电站地下厂房区初始地应力场Nelder-Mead优化反演研究[J]. 贾善坡,陈卫忠,谭贤君,吕森鹏. 岩土力学. 2008(09)
[7]集成电路封装中的引线键合技术[J]. 黄玉财,程秀兰,蔡俊荣. 电子与封装. 2006(07)
[8]基于神经网络响应面的复合材料结构优化设计[J]. 李烁,徐元铭,张俊. 复合材料学报. 2005(05)
[9]芯片封装焊球连接疲劳寿命预测分析——能量法和有效应变法之比较[J]. 许杨剑,刘勇,梁利华,余丹铭. 应用力学学报. 2005(02)
[10]电子封装件受热载荷作用有限元数值模拟分析[J]. 葛增杰,顾元宪,王宏伟,靳永欣. 大连理工大学学报. 2005(03)
硕士论文
[1]基于内聚力模型非均质材料损伤与失效的数值研究[D]. 靳国辉.浙江工业大学 2015
[2]IGBT器件热可靠性的研究[D]. 董少华.山东大学 2014
[3]功率外壳粗铝丝键合可靠性工艺研究[D]. 侯育增.南京理工大学 2013
[4]微电子器件中的应力分析及改善方法研究[D]. 廖俊.电子科技大学 2013
[5]功率器件封装的可靠性研究[D]. 谢鑫鹏.华南理工大学 2010
本文编号：3246778
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