论文题目: 高温高湿环境下粘结剂性能和COG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: 蔺永诚
导师: 陈旭
关键词: 微电子封装,环氧树脂基粘结剂,各向异性导电胶膜,电子器件,可靠性试验,粘接强度
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着半导体器件的集成度、I/O数、功率、工作主频、运算速度的飞速增长,以及电子工业急需无铅材料,电子产品向小型化、薄型化和“绿色”化的方向发展。COG (Chip-on-Glass)电子器件作为一种高密度的绿色电子产品,其应用日益广泛。本文研究了高温高湿环境下粘结剂的性能和COG器件的粘接可靠性,主要包括以下内容。通过高温高湿环境实验和分子动力学模拟,研究了湿气在环氧树脂系统中的扩散特性。采用热机械分析、热重分析、单轴拉伸试验以及拉伸破坏试样断裂面特征花样的计算机模拟和显微观察等方法,研究了湿热老化对环氧树脂材料性能的影响。结果表明:湿气在环氧树脂系统中的扩散行为与湿热环境、老化过程和试样厚度均有关系;湿膨胀应变与湿气浓度基本呈线性关系;湿膨胀系数随脱湿温度的升高而增大;湿热老化会使高聚物材料的力学性能退化,并影响试样拉伸断裂失效的机理;主裂纹与银纹的扩展速度比影响断面特征形貌。通过宏观的剪切模式破坏试验和微观的傅里叶变换红外光谱分析方法,研究了高温高湿环境对COG的粘接强度和各向异性导电胶化学成分的影响。结果表明:随湿热老化时间的增加,COG试样的粘接强度不断降低;各向异性导电胶的化学成分不断发生变化,该变化与湿气分子和环氧树脂网络结构之间的水解反应息息相关。通过扫描电子显微镜观察COG试样的剪切破坏的粘接界面,发现各向异性导电胶膜的剥落效应随湿热老化时间的延长越来越明显。引入界面断裂能( Gf -th)的概念来综合考虑湿热老化对ACF材料性能的影响,建立了合理的力学分析模型。结果表明:由于高温高湿环境的影响,粘接界面断裂能将逐渐降低,而且该降低过程基本上可以分为三个阶段:第I阶段,界面断裂能降低的初始阶段;第II阶段,界面断裂能降低的快速阶段;第III阶段,界面断裂能降低的缓慢阶段。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 COG (Chip-on-Glass) 器件的产生背景
1.2 COG 器件的粘接原理
1.3 影响ACF 互连器件可靠性的因素
1.3.1 粘接工艺参数
1.3.2 环境干扰
1.3.3 各向异性导电胶的物理特性
1.4 聚合物的研究
1.5 分子动力学模拟方法
1.5.1 分子动力学模拟的背景和应用
1.5.2 分子动力学模拟的几个注意点
1.6 胶粘接的承载能力及其界面的力学分析
1.7 本文的工作及研究意义
1.7.1 本文的工作
1.7.2 研究意义
第二章 高温高湿环境对环氧树脂基粘结剂的影响
2.1 湿热扩散的基本理论
2.1.1 热传导方程
2.1.2 湿气的扩散方程及扩散系数
2.1.3 湿气扩散的活化能
2.1.4 物质的湿膨胀特性
2.2 试验
2.2.1 材料与试样
2.2.2 试验设备
2.2.3 试验内容
2.3 试验结果和理论分析
2.3.1 环氧树脂基粘结剂的湿气扩散特性
2.3.2 环氧树脂基粘结剂的湿膨胀系数
2.3.3 湿气扩散的活化能
2.3.4 高温高湿环境对环氧树脂基粘结剂力学性能的影响
2.3.5 试样断面的计算机模拟、观察及失效机理分析
2.4 本章小结
第三章 湿气扩散特性的分子动力学模拟
3.1 分子动力学模拟的基本思想
3.2 分子动力学模拟在湿气扩散行为中的应用
3.3 湿气在DGEBA/DDA 系统中的模拟过程
3.4 湿气在DGEBA/DDA 系统中的模拟结果
3.5 本章小结
第四章 高温高湿环境对COG 器件可靠性的影响
4.1 试验
4.1.1 试样的材料和几何尺寸
4.1.2 试样的制作
4.1.3 试验内容
4.2 试验结果和分析
4.2.1 高温高湿环境对COG 器件的粘接强度的影响
4.2.2 高温高湿环境对各向异性导电胶的影响
4.2.3 COG 器件粘接界面的微观分析
4.3 本章小结
第五章 高温高湿环境下COG 器件的力学分析
5.1 力学模型的建立
5.2 剪切破坏的界面断裂能
5.3 应力状态的变化
5.4 本章小结
第六章 结论
6.1 本文的主要研究工作及结论
6.2 本论文的创新性
6.3 进一步研究工作的展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
主要符号说明
缩略语
致谢
发布时间: 2007-07-10
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