針對(duì)三維芯片封裝技術(shù)的需求,設(shè)計(jì)了一種基于高溫共燒陶瓷（HTCC）的接收前端3D封裝結(jié)構(gòu),通過(guò)有限元模型模擬分析了其可靠性。首先通過(guò)恒定加速度加載分析研究了焊盤結(jié)構(gòu)可靠性;然后通過(guò)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析研究了3D封裝整體結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率,通過(guò)疲勞可靠性分析研究了壽命預(yù)測(cè)模型;最后通過(guò)熱模擬研究了穩(wěn)態(tài)熱分析以及熱應(yīng)力分析。結(jié)果表明:焊盤的應(yīng)力應(yīng)變以及位移滿足其材料特性;3D封裝整體結(jié)構(gòu)諧振頻率均在30 kHz以上;50%載荷作用下壽命為10⁶次循環(huán),150%載荷作用下壽命為74561次循環(huán);穩(wěn)態(tài)熱分析最高溫度為54.2℃;熱應(yīng)力模擬最大應(yīng)力為33.84 MPa。最終證明了該接收前端3D封裝結(jié)構(gòu)是可靠的,可應(yīng)用在3D射頻微系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。 

【文章來(lái)源】：電子元件與材料. 2020,39(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

接收前端3D封裝系統(tǒng)

在ANSYS仿真軟件中建立有限元模型,如圖2所示,分別為3D封裝結(jié)構(gòu)的上層基板與下層基板,上下層基板通過(guò)焊盤結(jié)構(gòu)垂直互連。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化,最終采用焊盤半徑r為0.2 mm,外圍焊盤與中心焊盤的間距D為0.8 mm的類同軸焊盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該類同軸焊盤結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式為:在互連位置預(yù)置焊盤,在焊盤上涂上焊膏,通過(guò)機(jī)器精準(zhǔn)的對(duì)位后,采用回流焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊盤結(jié)構(gòu)的板間互連。這種方式可有效減小互連長(zhǎng)度,提高信號(hào)的傳輸性能。為了研究該焊盤結(jié)構(gòu)可靠性,通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算量,選取整體結(jié)構(gòu)中的單元焊盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬分析。建立有限元模型,其中基板采用HTCC材料,相對(duì)介電常數(shù)為9.7,具有機(jī)械強(qiáng)度高、散熱性好的優(yōu)勢(shì)。外殼采用可伐合金,內(nèi)部采用GaAs芯片。板間互連焊盤結(jié)構(gòu)為SnAgCu焊料,表1為本文采用的材料參數(shù)。表2為SnAgCu焊料的Anand模型參數(shù)[7]。其中A、α和n為材料常數(shù);K為玻爾茲曼常數(shù)。

表2 SnAgCu焊料的Anand模型參數(shù)Tab.2 Anand constitutive model parameters of SnAgCu 材料參數(shù) A(s-1) α(MPa-1) n K SnAgCu 277984 0.0247 6.47 65002.2 3D封裝系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)可靠性分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]電路組件熱仿真建模方法研究與熱設(shè)計(jì)[D]. 高山.電子科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3336254