濕氣侵入引起硅碳棒封裝脫層斷裂的分析
2023-07-22 16:45:10 點擊：
在電子封裝過程中，硅碳棒焊接是個重要的工藝流程。在焊接前，濕氣由高聚物的表面向內擴散，分布在高聚物封裝材料中。焊接時，電子芯片在120 s的時間內，由室溫加熱到250 9C。由于高聚物基封裝材料的親水性，在加熱前芯片中難以避免水分的侵人。因此，在焊接加熱時，材料中的水分蒸發(fā)并進人初始的粘結缺陷中(圖3中的A部分)，產(chǎn)生內壓，造成硅碳棒粘接層的脫層斷裂。如圖3所示，設計時采用的條件比實際中的要嚴格得多。在進行焊接之前，硅碳棒首先放置于85 9C/85H的環(huán)境中歷經(jīng)168 h,然后冷卻到室溫再焊接。整個過程(包括焊接和脫層斷裂過程)用有限元法進行模擬。由于墊板是由完全不吸水的材料硅制作的，并考慮元件的對稱性，取計算模型如圖4所示，封裝材料的厚度h=3。
計算所需要的材料參數(shù)取自文獻復合材料的彈性模量受溫度的影響較大，因此它是溫度的函數(shù)。通過計算積分式(5)得到裂尖的能量釋放率，并與試驗測到的裂紋能量釋放率相比較，可以判斷裂紋是否會擴展，進而發(fā)生脫層斷裂。
計算結果如圖5所示，橫坐標表示裂紋長度和封裝材料的厚度之比，縱坐標代表裂紋的能量釋放率。線段①和②與曲線的交點，分別對應在干燥界面和完全潮濕界面2種情況下，試驗測出的裂尖能量釋放率。從圖5中可以看出，界面有水汽侵入后，材料的能量釋放率下降。隨著of人增大，G也增大，而且當溫度高的時候，增大的速率加快。焊接溫度達到212℃附近時，在nfh二1附近的裂紋能量釋放率達到干燥界面時的臨界值;而溫度升到240℃附近、ofh值降為0. 61左右時，干燥界面能量釋放率達到臨界值。界面不可能是完全干燥的，因此，線段①與曲線的交點給出上限，線段②與曲線的交點給出下限。
由于有濕氣侵入到硅碳棒的封裝材料中，在焊接時常發(fā)生脫層斷裂。本文中采用有限元法，應用考慮了濕熱影響的能量釋放率表達式對其進行了計算分析，得出能量釋放率在不同溫度下隨a1h變化的關系，根據(jù)試驗測量到的裂紋能量釋放率，對封裝材料的脫層斷裂進行分析預測。當溫度從約212℃升高到約24D℃時，a/h的臨界值上限從1左右降低到約0.61。zsrider.com
- 上一篇：有關窯爐硅碳棒距與燒成的差異性分析 2023-07-19
- 下一篇：硅碳棒尺寸及數(shù)量的影響 2023-07-25