电子封装力学
电芯封装强度计算公式
电芯封装强度计算公式随着电动汽车、无人机、智能手机等电子产品的快速发展，锂离子电池作为一种高能量密度、轻量化的能源储存装置，得到了广泛的应用。
而电芯的封装强度是评价电池安全性和可靠性的重要指标之一。
在电芯设计和生产过程中，准确计算电芯封装强度对于提高电池的安全性和性能至关重要。
电芯封装强度计算公式是通过对电芯封装结构和材料力学性能的分析，得出的用于计算电芯封装强度的公式。
在实际应用中，通过该公式可以快速、准确地评估电芯封装结构的强度，为电芯设计和生产提供重要的参考依据。
电芯封装强度计算公式通常包括以下几个方面的内容：1. 电芯封装结构参数，包括电芯封装壳体的几何尺寸、材料参数、连接方式等。
这些参数对于电芯封装结构的强度具有重要影响，需要在计算公式中进行合理的考虑和处理。
2. 材料力学性能参数，包括电芯封装材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性能参数。
这些参数是计算电芯封装强度的重要基础，需要根据实际材料的性能数据进行确定。
3. 应力分析和计算方法，通过对电芯封装结构受力情况的分析，确定合适的应力计算方法。
常见的方法包括有限元分析、解析计算、试验验证等。
在实际应用中，电芯封装强度计算公式可以根据具体的电芯封装结构和材料参数进行调整和优化，以满足不同场景下的需求。
同时，为了提高计算的准确性和可靠性，还需要对计算结果进行实验验证和模拟分析。
电芯封装强度计算公式的应用可以带来以下几方面的重要意义：1. 优化电芯封装结构设计，通过对电芯封装强度的计算，可以及时发现和解决电芯封装结构设计中存在的问题，提高电池的安全性和可靠性。
2. 提高电芯生产效率，合理的电芯封装强度计算可以帮助生产厂家提前发现潜在的生产问题，避免因为设计不合理导致的生产事故和质量问题。
3. 降低电芯生产成本，通过准确计算电芯封装强度，可以避免过度设计和浪费材料，降低生产成本。
总之，电芯封装强度计算公式是评估电芯封装结构强度的重要工具，对于提高电池的安全性和可靠性具有重要意义。
IC封装成型过程关键力学问题
DOI: 10．13290/j．cnki．bdtjs．2014．03．011IC封装成型过程关键力学问题张锋 1 ，曹阳根1 ，杨尚磊1 ，陆美华 2 ，王广卉1 ( 1.上海工程技术大学材料工程学院，上海201600; 2.上海伊诺尔信息技术有限公司，上海201100)摘要: 随着电子行业的发展，对I C 封装过程中的Au丝变形提出越来越严格的要求，不能出现断Au丝、露Au丝以及Au丝与芯片接触的现象。
基于Ans y s/W o rkbench有限元分析软件，将流场与压力场进行耦合，针对在不同注塑压力下，对同一条带YOA2的A u丝进行应力变形分析，并且用X射线对封装后的模块进行检测。
模拟结果与检测结果相比较表明: 当注塑压力从6 M Pa增大到8M Pa时，Au丝变形量只增大了16μm，而且Au丝变形与压力呈线性关系。
采用X射线检测与C AE技术相结合，研究封装过程中Au丝受力变形，并提出相应改进方案，对改善Au丝变形具有一定意义。
关键词: I C 封装; 计算机辅助工程( C AE) ; 压力; 金线偏移中图分类号: T N405文献标识码: A文章编号: 1003－353X ( 2014) 03－0210－04C r i t ical Mechanical P r oblems of I C Packag Molding P r ocessZ han g Fen g1 ，C a o Yan gg en1 ，Yan g S han g lei1 ，L u M eihua2 ，Wan g Guan g hui1( 1. S c h o o l o f M a te r i a l E ng i n ee r i ng，Shangha i U n i ve r s i t y o f E ng i n e e r i ng S c i e n ce，Shangha i 201600，Ch i na;2. Shangha i E te rna l Inf o r m a t i o n T e c hn o l o gy C O．，LTD．，Shangha i 201100，Ch i na)Abs tr ac t: With the de v el o pment of the electr o nics industr y，m o re strict requirements are put fo r- w ard o n the go ld w ire de fo rmati o n in the pr o cess of inte g rated circuit ( I C) assembl y．T he f racture，bare- ness and c o ntact w ith the chip of go ld w ires are fo rbidden．B ased o n f inite element anal y sis s of t w are An- s y s/W o rkbench，the f l ow f ield and pressure f ield w ere c o upled t o anal yz e the de fo rmati o n of the go ld w ire under di ff erent injecti o n pressures o n the same strip YOA2，and the I C packa g es m o dule w ere tested b y X-ra y． By c o mparin g of the simulati o ns and the tests，the results sh ow that the de fo rmati o n of the go ld w ire increases o nl y 16μm w hen the injecti o n pressure increases f r o m6×106 Pa t o 8×106 Pa，and t he go ld w ire de fo rmati o n has a linear relati o n w ith the pressure．Usin g X-ra y testin g and C AE techn o l ogy t o stud y the de fo rmati o n of go ld w ire in the packa g in g pr o cess，and the impr ov ement pr o ject w as put fo r- w ard，bein g of g reat si g ni f icance t o im pr ov e the de fo rmati o n of go ld w ire．Key wo r ds: I C packa g e; c o mputer aided en g ineerin g ( C AE) ; pressure; go ld w ire-s w eepEEA CC: 2550F0 引言随着当代科技的超速发展，微电子封装与可靠性的研究显得尤为重要，封装测试［1］与I C 设计和芯片制造的格局也正不断优化，形成了三业并举、协调发展的格局。
材料力学在微电子器件封装中的应用研究
材料力学在微电子器件封装中的应用研究基于当代科技的迅猛发展，微电子器件封装一直是电子工程领域的重要研究方向。
材料力学作为一门研究物质的力学特性和性能的学科，对于微电子器件封装的应用有着重要的意义。
本文将从理论基础、封装材料强度设计和热应力分析等方面，探讨材料力学在微电子器件封装中的应用研究。
首先，材料力学提供了微电子器件封装中材料的力学性能研究的理论基础。
微电子器件封装中的材料往往需要具备良好的强度和刚度，以保证器件在工作过程中的稳定性和可靠性。
通过材料力学的基本理论，我们可以分析材料的力学特性，例如材料的应变-应力关系、材料的断裂行为等。
这些理论分析为封装材料的选取、设计和优化提供了重要的依据。
其次，材料力学在微电子器件封装中的应用研究中，重要的一个方向是封装材料强度设计。
因为微电子器件封装通常要求在使用过程中能够承受一定的机械载荷，如振动、冲击等。
因此，在选取封装材料时，需要考虑材料的强度特性。
通过材料的力学性能测试和数值模拟分析，可以确定材料的强度参数，如屈服强度、断裂韧性等，并对不同材料进行对比和评估，以选择合适的封装材料。
此外，热应力分析也是材料力学在微电子器件封装中的重要应用之一。
在微电子器件封装过程中，常常面临着温度变化引起的热应力问题。
由于封装材料的热膨胀系数与封装中的其他材料不完全匹配，随着温度的变化，会产生不可避免的热应力。
这些热应力可能导致封装材料的开裂、破裂等问题，严重影响器件的可靠性。
因此，通过材料力学的理论分析和数值模拟，可以预测和评估热应力的分布，并优化封装结构，减小热应力的影响。
总而言之，材料力学在微电子器件封装中的应用研究对于提高封装材料的可靠性和性能至关重要。
通过材料力学的理论基础、封装材料强度设计和热应力分析等方面的研究，可以指导封装材料的选取、设计和优化，提高微电子器件封装的质量和可靠性。
未来，随着科学技术的不断进步，材料力学在微电子器件封装中的应用研究将会进一步深入，为微电子器件的发展和应用提供更好的支持。
封装设计中的力学仿真与评估
封装设计中的力学仿真与评估关键信息项：1、封装设计的规格和要求2、力学仿真的方法和参数3、评估的标准和指标4、仿真结果的验证和确认5、责任和义务的划分6、保密条款7、知识产权归属8、协议的变更和终止条件9、争议解决方式1、协议背景11 本协议旨在规范封装设计过程中的力学仿真与评估工作，确保设计的可靠性和性能满足预期要求。
2、封装设计规格和要求21 明确封装设计的具体规格，包括尺寸、形状、材料等。
211 详细描述封装在使用环境中的工作条件和性能要求。
212 规定封装所应承受的力学载荷类型和大小。
3、力学仿真方法和参数31 确定采用的力学仿真软件和工具。
311 详细说明仿真中所使用的物理模型和数学算法。
312 设定仿真的边界条件和初始条件。
4、评估标准和指标41 制定用于评估封装设计的力学性能的标准和指标，如强度、刚度、疲劳寿命等。
411 明确各项指标的合格阈值和可接受范围。
5、仿真结果的验证和确认51 规定对仿真结果进行验证的方法和流程。
511 对比仿真结果与实际测试数据，确保其准确性和可靠性。
512 如有偏差，分析原因并采取相应的改进措施。
6、责任和义务的划分61 明确双方在封装设计、力学仿真和评估过程中的责任和义务。
611 一方负责提供准确的设计需求和相关数据，另一方负责按照要求进行仿真和评估工作。
612 对于因一方过错导致的问题，应承担相应的责任和损失。
7、保密条款71 双方应对在协议执行过程中获取的涉及封装设计的技术秘密和商业机密予以保密。
711 未经对方书面同意，不得向任何第三方披露或使用相关保密信息。
8、知识产权归属81 明确在协议履行过程中产生的与封装设计、力学仿真和评估相关的知识产权归属。
811 如涉及共同开发的成果，应约定双方的权益分配方式。
9、协议的变更和终止条件91 规定协议变更的程序和条件。
911 明确协议终止的情形，如完成约定的工作、一方违反协议等。
10、争议解决方式101 约定在协议执行过程中如发生争议，双方应首先通过友好协商解决。
电子封装材料的力学行为分析
电子封装材料的力学行为分析电子封装材料在电子设备中起着至关重要的作用。
它们不仅用于保护电子器件免受外界环境的影响，还能提供结构强度和导热性能。
为了确保电子器件的可靠性和长寿命，对电子封装材料的力学行为进行分析是必不可少的。
1. 电子封装材料的应力分析在电子器件中，电子封装材料承受各种载荷，如热应力、机械应力和电热应力等。
这些应力会对材料的性能和可靠性产生重要影响。
因此，分析电子封装材料的应力分布和应力传递是非常关键的。
2. 电子封装材料的应变分析电子封装材料在使用过程中会受到应变的影响。
应变分析可以帮助我们了解材料在外力作用下的变形情况，并对其可靠性进行评估。
此外，还可以通过应变分析来优化设计和制造工艺，提高电子器件的性能。
3. 电子封装材料的疲劳行为分析电子器件的长期使用过程中，电子封装材料会遭受重复加载，导致疲劳损伤。
疲劳行为分析可以帮助我们预测材料的寿命，并采取相应的措施延长其使用寿命。
这对于提高电子器件的可靠性至关重要。
4. 电子封装材料的断裂行为分析电子封装材料的断裂行为分析可以帮助我们了解材料的破坏机制，并评估其强度和韧性。
通过预测和控制断裂行为，可以提高电子封装材料的可靠性和耐久性。
5. 电子封装材料的热行为分析在电子设备中，电子封装材料还需要具备良好的导热性能，以确保器件正常工作。
热行为分析可以帮助我们了解材料在高温环境下的性能表现，并指导材料的选择和设计。
6. 电子封装材料的界面行为分析电子封装材料存在着与其他部件的界面接触，这对材料的性能和可靠性产生重要影响。
界面行为分析可以帮助我们了解材料在界面上的行为，并优化材料的界面设计，提高电子器件的性能和可靠性。
总结：电子封装材料的力学行为分析对于确保电子器件的可靠性和长寿命至关重要。
通过应力、应变、疲劳、断裂、热和界面行为的分析，可以更好地了解材料的性能和行为，并指导材料的选择、设计和制造。
只有通过深入的力学行为分析，我们才能不断提高电子封装材料的性能和可靠性，为电子设备的发展做出贡献。
电子封装技术相关知识介绍
电子封装技术相关知识介绍引言电子封装技术是微电子工艺中的重要一环，通过封装技术不仅可以在运输与取置过程中保护器件还可以与电容、电阻等无缘器件组合成一个系统发挥特定的功能。
按照密封材料区分电子封装技术可以分为塑料和陶瓷两种主要的种类。
陶瓷封装热传导性质优良，可靠度佳，塑料的热性质与可靠度虽逊于陶瓷封装，但它具有工艺自动化自动化、低成本、薄型化等优点，而且随着工艺技术与材料的进步，其可靠度已有相当大的改善，塑料封装为目前市场的主流。
封装技术的方法与原理塑料封装的流程图如图所示，现将IC芯片粘接于用脚架的芯片承载座上，然后将其移入铸模机中灌入树脂原料将整个IC芯片密封，经烘烤硬化与引脚截断后即可得到所需的成品。
塑料封装的化学原理可以通过了解他的主要材料的性能与结构了解。
常用塑料封装材料有环氧树脂、硅氧型高聚物、聚酰亚胺等环氧树脂是在其分子结构中两个活两个以上环氧乙烷换的化合物。
它是稳定的线性聚合物，储存较长时间不会固化变质，在加入固化剂后才能交联固化成热固性塑料。
硅氧型高聚物的基本结构是硅氧交替的共价键和谅解在硅原子上的羟基。
因此硅氧型高聚物既具有一般有机高聚物的可塑性、弹性及可溶性等性质，又具有类似于无极高聚物——石英的耐热性与绝缘性等优点。
聚酰亚胺又被称为高温下的“万能”塑料。
它具有耐高温、低温，耐高剂量的辐射，且强度高的特点。
塑料封装技术的发展塑封料作为IC封装业主要支撑材料，它的发展，是紧跟整机与封装技术的发展而发展。
整机的发展趋势：轻、小（可携带性）；高速化；增加功能；提高可靠性；降低成本；对环境污染少。
封装技术的发展趋势：封装外形上向小、薄、轻、高密度方向发展；规模上由单芯片向多芯片发展；结构上由两维向三维组装发展；封装材料由陶封向塑封发展；价格上成本呈下降趋势。
随着高新技术日新月异不断发展对半导体应用技术不断促进，所以对其环氧封装材料提出了更加苛刻的要求，今后环氧塑封料主要向以下五个方面发展：1 向适宜表面封装的高性化和低价格化方向发展。
电子封装技术专业
电子封装技术专业电子封装技术专业简介电子封装技术是一种较为新兴的技术，它主要指封装和封装辅助技术，在电子元器件制造和装配中起到十分重要的作用。
电子封装技术是一项综合的、技术含量高的技术，由于电子封装技术对于电子元器件的性能、可靠性和应用范围都有明显的影响，因此，它受到了广泛的关注和重视。
电子封装技术的主要作用是将电子元器件封装成一个完整的结构，以便于使用和维护。
电子封装技术的主要目的是在保证电子元器件性能的前提下，增强元器件的强度和可靠性。
其技术内容主要包括封装和封装辅助技术两个方面。
1、电子封装技术的封装技术封装技术是电子封装技术中的核心技术，它是将电子元器件包装成一个结构的过程。
封装技术的主要作用是保护元器件、维护元器件性能和延长元器件的寿命。
封装技术的核心就是电子元器件的包装，这是保证元器件长期运行的重要一环。
电子封装技术的封装技术主要包括以下几种封装方式：1.1、引出式封装技术：引出式封装技术是将电子元件用金属引线连结到铅框、金属盖或其他载体上，以完成引出电流的操作。
这种技术被广泛应用在电子元器件制造和装配中，如集成电路、二极管、三极管等元器件。
1.2、表面贴装封装技术：表面贴装封装技术是一种现代的元器件封装技术，它是将电子元器件（如集成电路）直接安装在PCB板上的一种技术，以便于与其他元器件连接。
表面贴装技术具有体积小、重量轻、高密度、速度快等特点。
1.3、立式封装技术：立式封装技术是一种将电子元器件安装在直插式孔内的技术，主要适用于一些大功率元器件。
1.4、球格型阵列封装技术：球格型阵列封装技术又称为BGA封装技术，是一种高密度的表面贴装封装技术。
它采用的是大球格器件，能够实现高密度封装，在高速运行的电路系统中非常准确和可靠。
2、电子封装技术的封装辅助技术封装辅助技术是电子封装技术中对封装技术提供的辅助技术。
这种技术的主要作用是提高封装技术的效率，改善电子元器件的性能和可靠性。
封装辅助技术包含以下几个方面。
球栅阵列BGA封装焊球的力学可靠性分析及预测
复旦大学硕士学位论文球栅阵列BGA封装焊球的力学可靠性分析及预测姓名：祁波申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：王家楫20070425复日大学１＝掌硕』＋学位论空区。
整个回流焊时间约７至８分钟。
样品的冷却在常温下进行。
２．４，２ＳＭＴ后Ｂ６Ａ封装样品的检测ＢＧＡ样品完成ＳＭＴ后，须进行电学性能测试、Ｘ－ｒａｙ观察等ＳＭＴ后检测工作，检查样品回流焊的质量，是否有桥接、未对准、开焊、焊球丢失等缺陷，检测合格的样品才能进行下面的可靠性力学试验。
１１电学检测用ＰＣ９Ｄ型数字微欧姆计测量ＢＧＡ样品的焊球串联电阻值，检验ＢＧＡ焊点的ｄａｉｓｙ．ｃｈａｉｎ串联情况，确保ＢＧＡ焊球都与其对应ＰＣＢ板焊盘具有良好的电气连接。
２）ＯＭ检测并从ＳＭＴ合格的ＢＧＡ样品中，选取ＰｂＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ样品各一个作为试验的原始参照样品。
对其进行ｃｒｏｓｓ．ｓｅｃｔｉｏｎ分析（见图２．７），观察ＢＧＡ封装焊点．ＰＣＢ板间的互连结构、焊料与ＰＣＢ板Ｃｕ焊盘的浸润情况，并对焊点的形状及尺寸进行测量，为后期计算机模拟提供试验参数依据。
图２．７ＢＧＡ焊点．ＰＣＢ板间互连结构的ＯＭ图（左ｌｇｌｘｌ００，右１蛩ｘ２００）３１Ｘ—ｒａｙ透射显微镜检测由于ＢＧＡ器件的焊球在封装体的下面，回流焊到ＰＣＢ板后，传统的ＯＭ仅能对其外围焊球情况进行观察，要判断ＢＧＡ内部的焊接质量，就必须使用Ｘ－ｒａｙ透射显徼镜（见图２．８）。
ａ．良好的焊点对准情况ｂ．部分焊点未对准图２．８ＢＧＡ封装所有焊点的Ｘ－ｒａｙ图第三章可靠性试验的结果及焊点失效分析染色的焊球样品照片。
图３．３显示了拉断后ＰＣＢ焊接界面的断口形貌。
图３．２３６００９跌落失效焊球荧光染色照片图３．３拉断后ＰＣＢ焊接的断口形貌由图中观察到，焊点断口出出现条状的疲劳条纹，同时呈现出被荧光染色剂渗透的结果。
说明ＢＧＡ焊点与焊盘之间存在缝隙，染色剂才会渗透进去；另一方面拉脱元件时，其脱落位置除了少数为ＢＧＡ焊盘断裂外，大部分均脱落在ＢＧＡ焊球与ＰＣＢ焊盘的界面，这初步说明ＰＣＢ焊盘的焊接强度不够理想，在一定程度的外界应力作用下会产生裂纹。
电子封装的功能及类型
一、电子封装的功能及类型半导体微电子技术为现代科技、军事、国民经济和人们的日常工作与生活开创了前所未有的发展基础和条件，一直保持着良好的发展势头，半导体工业的年产值一般均以10以上的速度逐年递增。
电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生，伴随其发展而发展，最终发展成当今的封装行业。
在电子技术日新月异的变化潮流下，集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展，因而对集成电路的封装也提出了愈来愈高的要求。
中国环氧树脂行业协会专家说，而集成电路封装技术的进步又极大地促进了集成电路水平的提高，深刻地影响着集成电路前进的步伐。
半导体芯片只是一个相对独立的个体，为完成它的电路功能，必须与其他芯片、外引线连接起来。
由于现代电子技术的发展，集成度迅猛增加，一个芯片上引出线高达千条以上，信号传输时间、信号完整性成为十分重要的问题。
集成度的增加使芯片上能量急剧增加，每个芯片上每秒产生的热量高达10J 以上，因而如何及时散热使电路在正常温度下工作，成为一个重要问题。
有些电路在恶劣的环境水汽、化学介质、辐射、振动下工作，这就需要对电路进行特殊的保护。
由此可见要充分发挥半导体芯片的功能，对半导体集成电路和器件的封装是必不可少的。
电子封装的四大功能为：①为半导体芯片提供信号的输入和输出通路；②提供热通路，散逸半导体芯片产生的热量；③接通半导体芯片的电流通路；④提供机械支撑和环境保护。
可以说，电子封装直接影响着集成电路和器件的电、热、光、力学等性能，还影响其可靠性和成本。
同时，电子封装对系统的小型化常起到非常关键的作用。
中国环氧树脂行业协会专家认为，集成电路和器件要求电子封装具有优良的电性能、热性能、力学性能和光性能，同时还必须具有高的可靠性和低的成本。
可以说，无论在军用电子元器件中，还是在民用消费类电路中，电子封装都有着举足轻重的地位，概括起来即基础地位、先行地位和制约地位。
集成电路越发展越显示出电子封装的重要作用。
电子封装材料力学性能考核试卷
2.陶瓷材料的热导率一般低于金属材料的热导率。( )
3.在电子封装中，粘接剂的使用可以提高封装的机械强度。( )
4.电子封装材料在高温下不会发生蠕变现象。( )
5.电子封装材料的疲劳寿命与加载频率无关。( )
6.电子封装材料的吸水率越高，其电绝缘性能越好。( )
A.吸水导致尺寸变化
B.电绝缘性能下降
C.力学性能降低
D.热导率提高
17.以下哪些测试可以评估电子封装材料的抗冲击性能？()
A.落锤测试
B.振动测试
C.冲击弯曲测试
D.硬度测试
18.电子封装材料的选择应考虑以下哪些因素？()
A.应用环境
B.成本
C.加工工艺
D.设备要求
19.以下哪些材料常用于制作高性能电子封装材料？()
7.在电子封装中，填充材料的使用可以提高热导率。( )
8.电子封装材料在长期使用中不会受到湿度的影响。( )
9.电子封装材料的硬度测试可以评估其抗冲击性能。( )
10.在电子封装材料的选择中，成本不是需要考虑的重要因素之一。( )
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述电子封装材料在电子器件中的作用，并列举三种常见的电子封装材料及其主要特性。
B.耐腐蚀性
C.硬度
D.熔点
3.以下哪项不是衡量电子封装材料抗弯性能的指标？()
A.弯曲强度
B.弯曲模量
C.冲击韧性
D.弯曲应力
4.电子封装材料中，SiO2主要起什么作用？()
A.提高热导率
B.提高电绝缘性
C.提高机械强度
D.增加韧性
5.以下哪种方法通常用于测试电子封装材料的硬度？()
电子封装材料力学行为与导热性能相关性探讨
电子封装材料力学行为与导热性能相关性探讨引言电子封装材料是一种在电子设备中广泛应用的材料。
它们在保护电子元件、提供机械支撑以及导热等方面发挥着关键作用。
电子封装材料的力学行为和导热性能之间的相关性一直受到学术界和工业界的重视。
本文将探讨电子封装材料力学行为和导热性能之间的相关性。
1. 电子封装材料的力学行为电子封装材料的力学行为对于电子元件的可靠性和性能具有重要影响。
在电子设备中，材料会承受来自外部环境和操作条件的各种载荷，如冲击、振动和热应力等。
因此，了解材料的力学行为对于设计和选择合适的封装材料至关重要。
电子封装材料的力学行为主要包括拉伸、剪切和压缩等。
这些行为可通过拉伸试验、剪切试验和压缩试验来评估。
拉伸试验可获得材料的拉伸强度、屈服强度和断裂延伸率等参数，用以衡量材料的抗拉能力。
剪切试验用于评估材料的剪切强度和剪切模量等参数，用以表征材料抵抗剪切力的能力。
压缩试验可获得材料的压缩强度和压缩模量等参数，用以衡量材料抵抗压缩力的能力。
2. 电子封装材料的导热性能电子封装材料的导热性能对于电子元件的散热和稳定性具有重要影响。
随着电子设备不断发展，元件的功率密度越来越高，导热问题逐渐凸显。
因此，提高封装材料的导热性能是关键之一。
电子封装材料的导热性能主要受材料的热导率和界面热阻等因素的影响。
热导率是导热材料的重要属性，它表征了材料传导热量的能力。
界面热阻是指两个接触表面之间的热阻力，它会影响热能的传导和散热效率。
提高封装材料的导热性能可以通过多种途径实现。
例如，通过选择高热导率的材料，如金属或导热填料，来提高封装材料的整体导热性能。
使用热界面材料，如导热胶或导热膜，来改善界面热阻，提高热能的传导效率。
此外，优化封装结构，如增加导热路径和散热面积，也可以提高导热性能。
3. 电子封装材料力学行为与导热性能的相关性电子封装材料的力学行为和导热性能之间存在一定的相关性。
首先，材料的力学性能会对导热性能产生影响。
电子封装可靠性技术
摘要：电子封装是芯片成为器件的重要步骤，涉及的材料种类繁多，大量材料呈现显著的温度相关、率相关的非线性力学行为。
相关工艺过程中外界载荷与器件的相互作用呈现典型的多尺度、多物理场特点，对电子封装的建模仿真方法也提出了相应的要求。
在可靠性验证方面，封装的失效主要包括热-力致耦合失效、电-热-力致耦合失效等。
随着新型封装材料、技术的涌现，电子封装可靠性的试验方法、基于建模仿真的协同设计方法均亟待新的突破与发展。
关键词：电子封装；可靠性；封装材料；建模仿真；失效机理；LED；功率电子；集成电路0 前言电子封装是电子制造产业链中将芯片转换为能够可靠工作的器件的过程。
由于裸芯片无法长期耐受工作环境的载荷、缺乏必要的电信号连接，无法直接用于电子设备。
因此，虽然不同类型产品有所差别，但是电子封装的主要功能比较接近，主要包括四大功能：①机械支撑，将芯片及内部其他部件固定在指定位置；②环境保护，保护芯片免受外界的水汽、腐蚀、灰尘、冲击等载荷影响；③电信号互连，为内部组件提供电通路及供电；④散热，将芯片工作时产生的热量及时导出。
按照工艺阶段的不同，电子封装通常可分为零级封装(芯片级互连)、一级封装(芯片级封装)、二级封装(模块级封装)和三级组装。
由于芯片及封装涉及大量不同类型材料，部分材料特性相差甚远，在封装工艺过程中，如果内部缺陷、残余应力、变形等问题控制不当，极易在封装过程中或者产品服役中引发可靠性问题。
随着封装密度不断提升、功能多样化，如 3D 封装、异质集成技术等，电子封装中多场多尺度耦合的可靠性问题更加明显。
1 电子封装可靠性研究共性技术1.1 典型封装材料目前制约微电子器件封装快速发展的一大因素就是缺乏相应的封装材料及完整的材料数据。
封装材料关系着电子微器件的强度和可靠性，材料的力学响应对于封装材料的选取和电子微器件的强度与可靠性设计非常关键。
因此急需针对典型封装材料的优缺点进行评价、开发加速评估方法，展望适合未来封装技术发展的先进封装材料。
电子材料的力学性能与应用研究
电子材料的力学性能与应用研究在当今科技高速发展的时代，电子材料作为信息技术的基础，其性能和应用备受关注。
其中，力学性能是电子材料的重要特性之一，它直接影响着电子器件的可靠性、稳定性和使用寿命。
本文将深入探讨电子材料的力学性能及其在不同领域的应用。
一、电子材料力学性能的基本概念电子材料的力学性能主要包括强度、硬度、韧性、弹性模量、屈服强度等。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力；硬度则反映了材料表面抵抗局部变形的能力；韧性表示材料在断裂前吸收能量的能力；弹性模量是衡量材料在弹性范围内应力与应变关系的指标；屈服强度则是材料开始产生明显塑性变形时的应力值。
这些力学性能参数对于电子材料的选择和设计至关重要。
例如，在制造芯片时，需要使用具有高强度和高硬度的材料，以承受制造过程中的机械应力和化学腐蚀。
而在柔性电子器件中，材料的韧性和弹性模量则成为关键因素，以确保器件在弯曲和拉伸时仍能正常工作。
二、常见电子材料的力学性能特点1、金属材料金属材料如铜、铝等在电子领域广泛应用。
它们具有良好的导电性和导热性，同时也具有一定的强度和韧性。
然而，金属材料的硬度相对较低，容易在使用过程中发生磨损和变形。
2、半导体材料半导体材料如硅、锗等是制造芯片的核心材料。
硅具有较高的强度和硬度，但韧性相对较差。
在芯片制造过程中，需要严格控制工艺条件，以避免材料产生裂纹和缺陷。
3、陶瓷材料陶瓷材料如氧化铝、氮化铝等具有高硬度、高强度和良好的绝缘性能。
它们常用于电子封装和基板材料，但陶瓷材料的脆性较大，在受到冲击时容易破裂。
4、聚合物材料聚合物材料如聚酰亚胺、聚酯等在柔性电子领域表现出色。
它们具有良好的韧性和可拉伸性，但强度和硬度相对较低。
三、电子材料力学性能的测试方法为了准确评估电子材料的力学性能，需要采用一系列的测试方法。
常见的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、硬度测试和冲击试验等。
拉伸试验可以测量材料的强度、屈服强度、延伸率等参数；压缩试验用于评估材料在受压状态下的力学性能；弯曲试验则可以了解材料的抗弯能力；硬度测试能够反映材料表面的硬度；冲击试验则用于测定材料的韧性。
电子封装
电子封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。
它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。
封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。
按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。
封装研究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力，是一门综合性非常强的新型高科技学科。
什么是电子封装(electronic packaging)? 封装最初的定义是：保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。
所以，在最初的微电子封装中，是用金属罐(metal can) 作为外壳，用与外界完全隔离的、气密的方法，来保护脆弱的电子元件。
但是，随着集成电路技术的发展，尤其是芯片钝化层技术的不断改进，封装的功能也在慢慢异化。
通常认为，封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。
目前，集成电路芯片的I/O线越来越多，它们的电源供应和信号传送都是要通过封装来实现与系统的连接；芯片的速度越来越快，功率也越来越大，使得芯片的散热问题日趋严重；由于芯片钝化层质量的提高，封装用以保护电路功能的作用其重要性正在下降。
电子封装的类型也很复杂。
从使用的包装材料来分，我们可以将封装划分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装；从成型工艺来分，我们又可以将封装划分为预成型封装(pre-mold)和后成型封装（post-mold）；至于从封装外型来讲，则有SIP(single in-line package)、DIP(dual in-line package)、PLCC(plastic-leaded chip carrier)、PQFP(plastic quad flat pack)、SOP(small-outline package)、TSOP(thin small-outline package)、PPGA(plastic pin grid array)、PBGA(plastic ball grid array)、CSP (chip scale package)等等；若按第一级连接到第二级连接的方式来分，则可以划分为PTH(pin-through-hole)和SMT（surface-mount-technology）二大类，即通常所称的插孔式（或通孔式）和表面贴装式。
《电子封装中金属间化合物力学性能的研究及焊点可靠性分析》范文
《电子封装中金属间化合物力学性能的研究及焊点可靠性分析》篇一一、引言随着微电子技术的快速发展，电子封装技术在提升元器件性能、增强系统稳定性及可靠性方面起着至关重要的作用。
在电子封装过程中，金属间化合物的形成及其力学性能对于焊点可靠性和整体系统性能具有重大影响。
本文将深入探讨电子封装中金属间化合物的力学性能及其对焊点可靠性的影响，为电子封装技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、金属间化合物的力学性能研究1. 金属间化合物的形成与性质金属间化合物是指在两种或多种金属之间通过化学反应形成的化合物。
在电子封装过程中，金属间化合物的形成受到温度、压力、时间等多种因素的影响。
这些化合物具有独特的物理和化学性质，如高硬度、高熔点、良好的导电性和热稳定性等。
2. 力学性能研究金属间化合物的力学性能主要包括硬度、弹性模量、韧性等。
通过实验和理论分析，研究金属间化合物的力学性能对于提高焊点强度和系统稳定性具有重要意义。
例如，某些金属间化合物具有较高的硬度，可以提高焊点的耐磨性和抗冲击性；而某些化合物则具有良好的韧性，能够吸收应力，减少裂纹的产生。
三、焊点可靠性分析1. 焊点结构与性能焊点是电子封装中的重要组成部分，其结构与性能直接影响到整个系统的可靠性。
焊点的形成过程中，金属间化合物的生成对焊点的强度和稳定性具有重要影响。
因此，研究焊点的结构、成分及性能对于提高焊点可靠性具有重要意义。
2. 可靠性分析方法为了评估焊点的可靠性，需要采用多种分析方法，包括实验测试、数值模拟和理论分析等。
实验测试可以通过对焊点进行拉伸、弯曲、冲击等实验，观察其性能变化；数值模拟则可以通过建立焊点的有限元模型，分析其在不同条件下的应力分布和变形情况；理论分析则可以从材料科学的角度，研究金属间化合物的形成机理和性质对焊点可靠性的影响。
四、电子封装中金属间化合物对焊点可靠性的影响金属间化合物在电子封装中扮演着重要角色，其力学性能对焊点可靠性具有显著影响。
力学与电子器件封装
力学与电子器件封装封装是电子器件制造中至关重要的环节，它能保护电子器件免受外界环境的干扰，同时提供电力和信号传输，以确保器件的正常运行。
力学学科在封装过程中扮演着重要的角色，对材料的力学性能进行分析和优化，以提高封装的可靠性和性能。
本文将探讨力学与电子器件封装的关系以及在封装领域的应用。
一、力学在电子器件封装中的作用在电子器件封装过程中，力学主要起到以下几个方面的作用：1. 材料强度分析：封装材料需要具备足够的力学强度，以承受来自外界环境的应力和压力。
力学学科可以通过实验和数值仿真的方法，对封装材料的强度进行分析和评估，以确保材料在封装过程中不会出现破裂或损坏情况。
2. 热力学性能优化：电子器件在工作过程中会产生大量的热量，封装材料需要具备良好的热传导性能，以将热量有效地散发出去，防止器件过热。
力学学科可以通过研究材料的热膨胀性能，优化热力学性能，提高封装的散热效果。
3. 封装结构设计：力学学科可以对封装结构进行力学分析，以保证整个封装结构在工作条件下的稳定性和可靠性。
例如，在高温环境下，封装结构需要具备足够的稳定性，以防止材料热膨胀引起的结构变形或破坏。
4. 震动和冲击分析：电子器件往往需要在各种复杂的环境下工作，例如汽车、航空航天等领域。
力学学科可以通过模拟振动和冲击载荷，对封装结构进行分析和优化，提高器件的抗震动和抗冲击能力，确保器件在恶劣环境下的正常运行。
二、力学在封装材料中的应用1. 弹性材料：弹性材料是一种具备良好力学弹性回复性能的材料，常用于电子器件封装中。
力学学科可以通过弹性模量、泊松比等参数的分析和计算，对弹性材料的力学性能进行评估，以保证其在封装过程中的可靠性和性能。
2. 热膨胀材料：热膨胀材料是一种能够根据温度变化而产生体积变化的材料，常用于解决电子器件与封装材料之间的热膨胀失配问题。
力学学科可以通过研究材料的热膨胀系数，优化封装结构设计，提高材料的热膨胀匹配性，减少封装过程中的应力和应变。
航天用CQFP封装器件力学加固工艺技术研究
航天用CQFP封装器件力学加固工艺技术研究摘要：采用不同的固封方式，验证了航天用CQFP封装器件在严苛力学条件下的抗振效果，并通过热循环试验表明了不同胶黏剂由于热膨胀系数的差异对焊点产生的影响。
力学试验表明，使用灌封S113胶+四角点封环氧6101和底填、四角点封均使用环氧55/9+引脚刷涂S113胶固封方式，两者均能满足力学加固的要求，力学试验后器件和焊点均无损伤。
但是温度循环试验表明，前者因热失配更大，对CQFP器件的焊点造成了较大的损伤，而后者对焊点未造成明显损伤。
因此，针对CQFP器件的加固，应根据产品不同的使用工况进行区别对待。
关键词： CQFP封装器件；环氧胶；力学；热循环；显微组织CQFP器件具有高密度、高可靠性以及优良的电性能等诸多优点在大规模集成电路中得到了广泛应用，其常用的引脚数有256、240、228、208和172等，引脚间距一般为0.500 mm或0.635 mm，质量一般在8～20 g，器件实物如图1所示。
CQFP器件的焊点在实际应用中起着电气连接和机械连接的双重作用，一旦焊点失效，器件功能将无法实现。
影响CQFP器件焊点可靠性的因素除了焊点本身的质量外，还与器件的加固方式及器件所能承受的最大力学特性有密切关系。
调研国内对CQFP器件的加固方式也各有不同，主要包括以下几种[1-5]：1）在器件底部填充D04或GD414硅橡胶；2）在器件四角点封GD414硅橡胶；3）在器件四角点封E-44环氧胶；4）整体灌封QD231嵌段硅橡胶；5）四角点封GD414，灌封QD231嵌段硅橡胶；6）四角点封D04，灌封QD231嵌段硅橡胶；7）四角点封环氧6101，灌封聚氨酯S113胶等。
以上加固方式均能满足一定条件下的产品使用性能，但随着航天电子产品对可靠性要求的不断提升，特别是深空探测器所经历的大量级振动和严酷的温度变化环境，以及高集成度的CQFP封装的SIP模块（质量超过20 g）在航天电子产品中的应用逐渐增多，CQFP封装器件如果加固不当，极易出现焊点开裂的问题。
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（三）自由端
１．愈接近自由端，古典力學計算越不準確，古典力學僅評估封裝 IC內部較準
無 塑 性 變 形
Die
Al2O3
形塑已 性發 變生 無塑性變形
２．自由端形成應力集中（形狀激劇改變）如０ ３．需以電腦FEM，與實驗分析 ４．古典力學分析僅提供“定性”無法“定量”，在工程上僅須乘 安全系數即可使用
j=1
i=1
•（４）三層複合板總有效剛性EA EA=n/2 (I=1)Ei*hi =E1*h1+E2*h2+E*h3 •（５）總複合板的幾何中心 ή= Σ
i=1 j=1
E1* × hi ήi EA
以下將導出彎曲剛性 •（６）變形後偏離與距離中心面的變形量 yi= ήi- ή
（７）整體的彎曲剛性 EI= Σ E*i ( hi3 / 12 + yi 2 hi )
i=1
二.有限板理論
約 束 端
約 束 端
Si
Si
無限板模擬
有限板
ή
無限板自由端：配合各剛性平均地收縮，其他部份受自由端約束為 平均的張力 有限板自由端：各剛性不再平均地收縮，其他部份受自由端的約束 外，需再有自由收縮 故ή會在AL2O3處，而各材料的應變須修正為 （因熱度產生的應變） 其中因中性面在AL2O3層，故需將AL2O3層升溫的應變減掉
金屬線接合機構
金屬線接合目前的主流，方法為點對點的接合。
1. 金屬線接合機構是利用機械能量 ( 超音波振動能，加壓變形能量 ) 與熱能量製作新鮮金屬表面，而從金屬與金屬接合。每一種均是在 金屬變形時且突破接合面的金屬氧化膜。
2. 鋁墊銲接需超音波 由於金屬表面上並不氧化，但對象之Al 焊點的電極的氧化物需被 突破後接合。為了破壞使金線變形，故需在接合時給予超音波振 動使擦動把氧化膜剝離而接合。
Au-Si 熔融
接合時
常溫冷卻
分析方法： １．以有限元素法FEM與邊界元素法 BEM分析，使用電腦 ２．以古典力學分析 ３．實驗分析
（一）古典力學分析
•（１）假設為一無限板理論分析 若無應力存在之下，U=0，E=2G；E=彈性系數，G=剪彈系數，若 有應力存在，U=0，E=２(1+U)G •（２）因複合板，上下板受到拘束產生應力，變形後的彈性系數 E*=(1+U)E；E*=Ei/1-U（高估一點） •（３）各層板的幾何中心 ήi=hi/2 ；hi為板厚 ήi= Σ hj + hj/2
δy = Ly (αbu – αp ) ΔT δz = Lz2/3 · Δ (1/ρ)
Øx = -Ly · Δ (1/ρ) LB Øy = -LB · Δ (1/ρ) Y Øz = 0 X lz
Lz
h
Iy = bh3 /12
Iz = ll = bh3 /12 Sx2 + Ix2
b
Ly X
Fx =
3EIy lz3 Iz3 3EIz lz3 + lx3
·
lz / ll 1-3/4(1 + lx / ll )
Fy =
( δy – Ly · ) · δy – Ly · ) Øx ( Øx
Fz = 3EIz lx3 Mx = Fy · Lz My = Fx [ Lz –
δz
F = Kδ K =材力變形後等效的K
lz 2( 1 – lx / ll )
]
δy – Ly · Øx
樹脂模造的流動力學
樹脂黏度的時間變化
環氧樹脂因是熱應化樹脂，因此於加熱之模具內流動黏度會變化。 當澆道長時，流動時間增長而開始硬化。為了克服此問題，作成 多活塞 ( Multi – Plunger ) 構造，使每一個模缸之流動長度之縮短。
環氧樹脂的非牛頓舉動
當樹脂進入流動域，流入澆道 , 澆口 , 模槽內，這段時間內樹脂黏
龜裂起始點
<2> 剝離的對策
a. 降低環氧樹脂彈性係數與熱膨脹係數。
b. 以接近晶片尺寸 , 小型 , 薄型之封裝。
五.印刷基板的封裝
<1> 外接引線接合部之力學
在X ,Y , Z方向的角度變化為 Øx , Øy , Øz 在X ,Y , Z方向的位移變化為 封裝的平均熱膨脹係數
δ x , δy , δz
n
i=1
（８）假設下溫時，各材料之間的溫度為假設為 Ti，則各層材料的 伸縮力量為Pi
Pi=hiEi*αi Ti，其中αi各材料的熱膨脹系數
（９）約束全體伸縮的力量
F= Σ Pi
i=1
n
（１０）整體的彎曲力距M
M= - Σ yi · Pi
i=1
n
（１１）算出整曲複合板的曲率變化 Δ(1/р)=M/EI p為曲率半徑 （１２）求應變 求其平均應變 Δ є=F/EA 最上層矽應變 Δ єsi= є+ (1/p)•ή 最下層AL2O3 n Δ єAl2O3 = Δ є - Δ(1/р) ( Σ hi – ή )
一.構裝力學
二.有限板理論
三.晶片尺寸與結合構造應力 四.塑膠封膠 五.印刷基板的封裝 六.封裝共振
一.構裝力學
分析問題：Si或GaAs皆為半導體，其特性為硬且脆，若Die制成 LSI，邊長超過10mm以上，當安裝在基板上，經常時因焊接的 熱脹冷縮而導致裂縫
Si Al2O3 固化Au-Si
Si Al2O3
三.晶片尺寸與結合構造應力
由實驗得知
1 晶 片 龜 裂 0.1 發 生 0.01 率 0.001
11 12 13 14 15 16 晶片邊長(mm)
（１）因尺寸的增大，增加晶片龜裂發生率 （２）晶片結合處消除氣泡，可降低晶片龜裂 a. 由Soto研究發現晶片接合處，因AL2現超過10mm以上的晶片容易因氣泡而龜裂
αp
Z Y X
導體的熱膨脹係數
溫度變化 ΔT
印刷基板之熱膨脹係數 αbu 印刷基板之曲率變化 Δ (1/ρ) 力量 Fx , Fy , Fz 力矩 Mx , My , Mz 面積慣性矩 Iy , Iz
αl
彈性係數 E
δx
= ( LB αbu – Lp αp – Le αe ) ΔT
Lp
Lx lx Sx
X方向的變形
Mz = 0
六.封裝共振
自然振動頻率 :
指結構或物體本身的特性，只要外部的刺激頻 率與結構本身的特性( 自然振動頻率 ) 一樣時，
結構會被激發產生越來越大的振動( 共振)
封裝中元件的自然振動頻率
fη = n / 2π · k/m
; n : 第 n 個自然頻率 m : 封裝質量 k : 元件彈簧係數 = n’ E · / L2 · I l n’ : 導線數 L : 封裝中心到導線固定端的距離 E : 導線彈性模數 l : 導線長度 I : 導線面積慣性矩
c. 是因氣泡可是電鍍層而不連續而產生應力
集中改善辦法 ( a ) 採用單純Au的電鍍層,即不會產生氣泡 ( b ) 採用低彈性系數的環氧接合劑 現已大多採低彈性系數的環氧與聚醯亞胺矽膠接合
四.塑膠封膠
<1> 環氧樹脂之內應力
以環氧樹脂封裝晶片，進入冷卻時，因環氧樹脂熱膨脹係數大， 收縮大但在中心時受晶片的阻礙，而產生張力，應力集中，而後 龜裂。
度亦快速變化外，此流動狀態更增加了非牛頓的舉動，所謂牛頓 流，是指作用於流速之力量，亦即經壓剪力與作用力後黏度改變
之流動的流動。
膠化時間 :
流動準備域 熔 融 黏 度 流動域 膠化
時間
當樹脂經過流動域進入樹脂開始硬化領域，又稱 “ 膠化 ( Gel ) ”
樹脂在注入時以慢速度較佳，但絕不可以在注入模槽時產生“ 膠化 ” 而使黏度增加。因此最佳的方法 : 1. 流路儘量減少 2. 使用多數活塞