各向异性导电胶膜粘接可靠性的研究

论文题目: 各向异性导电胶膜粘接可靠性的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 化工过程机械

作者: 张军

导师: 陈旭

关键词: 各向异性导电胶膜,可靠性试验,粘接强度,剥离试验,界面,界面本构模型,微电子封装

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 各向异性导电胶膜(ACF)是一种新兴的绿色、环保微电子封装互联材料。通过粘接强度和微观失效机理的研究,对其在微电子机械系统中的应用具有重要意义。研究各向异性导电胶膜的粘接工艺参数,如温度、固化时间、压力以及粘接时的升温速度和后处理方式对其接触电阻和粘接强度的影响,表明随着粘接温度的升高接触电阻变化较小,粘接强度随之增加;粘接固化时间长可以提高胶体的抗吸湿破坏能力;试件的接触电阻随粘接压力增大而减小;聚四氟乙烯薄膜厚度不同影响粘接时的升温速度,引起粘接强度变化;为提高ACF的粘接质量,有一个高温消除粘接残余应力的过程最好。高温高湿和温度循环试验对粘接可靠性的影响也进行了评估,从接触电阻和粘结强度两方面得到了各向异性导电胶膜最佳的粘接工艺参数。实验发现各向异性导电胶膜的玻璃化转化温度(Tg)不随固化程度和固化时间变化。它的吸湿能力是随环境温度、湿度的不同而变化,而且它的吸湿能力具有部分可逆的性质。采用半导体制冷技术开发了一种新型的高低温循环试验台,它具有升降温速度快、传热速度快等优点,通过显微镜实时在线观察各向异性导电胶膜粘接界面上气泡和分层的变化。应力集中部位的气泡是潜在的缺陷,界面开裂扩展是温度和湿度长期共同作用的结果。在温度和高温高湿载荷的作用下,对各向异性导电胶膜粘接的TAB试件进行受力分析。应用梁理论,通过对薄膜单元受力分析,建立了在温度和高温高湿载荷作用下粘接界面应力与应变关系。求解得到界面正应力和剪应力分布情况。ANSYS数值模拟得到的界面应力分布结果与模型计算结果相同。应用界面本构模型计算试件的90o剥离力-位移曲线。通过对界面本构模型的修正,增加了界面损伤因子χ以考虑环境的影响,在实验数据的基础上分别给出了温度循环损伤因子和高温高湿损伤因子计算公式。具有损伤因子修正的界面本构模型能够描述温度循环和高温高湿试验后此试件粘接强度的变化。

论文目录:

第一章 文献综述

1.1 各向异性导电胶的产生背景

1.2 各向异性导电胶膜的导电机理

1.3 各向异性导电胶膜粘接工艺

1.4 影响各向异性导电胶膜粘接可靠性的主要因素

1.4.1 粘接温度和固化时间

1.4.2 粘接压力

1.4.3 导电粒子在胶体里含量

1.4.4 芯片凸点和基板焊区的平整度

1.4.5 各向异性导电胶膜的弹性模量

1.5 各向异性导电胶膜的可靠性实验和失效机理的分析

1.5.1 温度冲击引起各向异性导电胶膜失效的机理

1.5.2 湿热引起各向异性导电胶膜失效的机理

1.6 各向异性导电胶膜粘接界面应力分析

1.7 粘接界面损伤模型

1.8 讨论

1.9 本文的工作和研究意义

1.9.1 本文的工作

1.9.2 研究意义

第二章 各向异性导电胶膜粘接参数对其性能的影响

2.1 试件的准备和实验过程

2.1.1 材料的准备

2.1.2 试件的制作

2.1.3 试验内容

2.1.3.1 接触电阻和粘接强度测试

2.1.3.2 可靠性试验

2.2 试验结果和分析

2.2.1 粘接温度的影响

2.2.1.1 粘接温度对接触电阻的影响

2.2.1.2 粘接温度对粘接强度的影响

2.2.2 固化时间的影响

2.2.2.1 固化时间对接触电阻的影响

2.2.2.2 固化时间对粘接强度的影响

2.2.3 粘接压力的影响

2.2.3.1 粘接压力对接触电阻的影响

2.2.3.2 粘接压力对粘接强度的影响

2.2.4 升温速度的影响

2.2.4.1 升温速度对接触电阻的影响

2.2.4.2 升温速度对粘接强度的影响

2.2.5 粘接后处理的影响

2.2.5.1 后处理对接触电阻的影响

2.2.5.2 后处理对粘接强度的影响

2.3 本章小结

第三章 各向异性导电胶膜的性能测试和在线显微观察

3.1 试验设备和试件的准备

3.1.1 试件准备

3.1.2 微型温度循环试验台

3.2 实验结果分析

3.2.1 DSC测试结果分析

3.2.2 不同环境的湿重测量

3.2.3 COG试件的缺陷的微观观察

3.2.3.1 界面气泡的观察

3.2.3.2 界面分层扩展观察

3.2.4 试件劈开后断口扫描电镜照片

3.2.5 可靠性试验对界面和导电粒子影响微观图像

3.3 本章小结

第四章 各向异性导电胶膜粘接界面的受力分析

4.1 理论模型的建立

4.1.1 几何模型的简化和假设

4.1.2 边界条件和平衡条件

4.1.3 界面应力的微分方程

4.2 系数的确定

4.3 结果分析

4.4 本章小结

第五章 各向异性导电胶膜界面失效及损伤模型

5.1 粘接界面模型

5.1.1 粘接界面模型的一般特征

5.1.2 粘接界面模型的损伤修正

5.2 剥离开裂阶段的理论计算

5.3 结果分析

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

主要符号说明

缩略语

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

• [1].微压入法研究各向同性固化导电胶的力学性能[D]. 肖革胜.太原理工大学2015

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