目前cPU+ Memory等系统集成的多芯片系统级封装已经成为3DSiP（3 Dimension System in Package，三维系统级封装）的主流，非常具有代表性和市场前景，SiP作为将不同种类的元件，通过不同技术，混载于同一封装内的一种系统集成封装形式，不仅可搭载不同类型的芯片，还可以实现系统的功能。然而，其封装具有更高密度和更大的发热密度和热阻，对封装技术具有更大的挑战。因此，对SiP封装的工艺流程和SiP封装中的湿热分布及它们对可靠性影响的研究有着十分重要的意义本课题是在数字电视（DTV）接收端子系统模块设计的基础上对CPU和DDR芯片进行芯片堆叠的SiP封装。封装形式选择了适用于小型化的BGA封装，结构上采用CPU和DDR两芯片堆叠的3D结构，以引线键合的方式为互连，实现小型化系统级封装。本文研究该SP封装中芯片粘贴工艺及其可靠性，利用不导电胶将CPU和DDR芯片进行了堆叠贴片，分析总结了SiP封装堆叠贴片工艺最为关键的是涂布材料不导电胶的体积和施加在芯片上作用力大小，对制成的样品进行了高温高湿试验，分析湿气对SiP封装的可靠性的影响。论文利用有限元软件 Abaqus对SiP封装进行了建模，模型包括热应力和湿气扩散模型。模拟分析了封装体在温度循环条件下，受到的应力、应变、以及可能出现的失效形式：比较了相同的热载荷条件下，改变塑封料、粘结层的材料属性，如杨氏模量、热膨胀系数以及芯片、粘结层的厚度等对封装体应力应变的影响。并对封装进行了湿气吸附分析，研究了SiP封装在85℃RH85%环境下吸湿5h、17h、55和168h后的相对湿度分布情况，还对SiP封装在湿热环境下可能产生的可靠性问题进行了实验研究。在经过168小时湿气预处理后，封装外部的基板和模塑料基本上达到饱和。模拟结果表明湿应力同样对封装的可靠性会产生重要影响。实验结果也证实了，SiP封装在湿气环境下引入的湿应力对可靠性有着重要影响。论文还利用有限元分析方法对超薄多芯片SiP封装进行了建模，对其在温度循环条件下的应力、应变以及可能的失效形式进行了分析。采用二水平正交试验设计的方法研究四层芯片、四层粘结薄膜、塑封料等9个封装组件的厚度变化对芯片上最大应力的影响，从而找到最主要的影响因子进行优化设计，最终得到更优化的四层芯片叠层SiP封装结构。
标签： sip封装
上传时间： 2022-04-08
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