【摘要】：電子封裝作為器件到系統(tǒng)的橋梁,是芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的一道工序,它的品質(zhì)對于微電子產(chǎn)品的競爭力具有極大的影響。電子封裝材料可以承載電子元器件及其相互連接,具有機械支持、密封環(huán)境、信號傳遞、散熱和屏蔽等作用,其力學性能影響電子器件的壽命。評估電子封裝材料的力學性能及關鍵界面的強度對于整個器件的可靠性至關重要。電子封裝中大部分材料多以薄膜形式存在,比如鈍化層和再布線層厚度只有幾微米,有的甚至達到納米級別。薄膜材料的力學性能與具有相同化學成分的塊體材料的力學性能有較大差異,傳統(tǒng)的力學性能測試技術和設備也不太適用于薄膜材料的測試。針對于封裝中常出現(xiàn)力學問題和界面問題,研制一套測量電子封裝材料力學性能和界面強度的裝置,對于電子封裝材料的可靠性研究具有重要的意義。首先搭建了一套可加熱的鼓泡測試裝置,其包括夾具模塊、液壓裝置模塊、撓度測量模塊、加熱模塊和保溫模塊。為了驗證所搭建裝置的測量精度,分別用鼓泡測試裝置和超高精度動靜態(tài)微力試驗機測量厚度為0.03 mm和0.05 mm黃銅的彈性模量和屈服強度。實驗結果表明兩種實驗方法測定的數(shù)值具有一致性,對于0.03 mm的黃銅,兩種實驗方法測得彈性模量數(shù)值相差3.7%,屈服強度相差9.0%。對于0.05 mm的黃銅,彈性模量數(shù)值相差4.9%,所測屈服強度數(shù)值相差2.1%。無論是彈性模量還是屈服強度,測量結果都非常接近,證明鼓泡測試裝置測量薄膜的彈性模量和屈服強度的結果是可靠的,進而驗證了裝置的精度。溫度會影響電子封裝材料的力學性能,當溫度過高時,封裝結構中各相鄰材料熱膨脹系數(shù)發(fā)生失配。在較大溫度差作用下產(chǎn)生局部熱應力,易導致封裝結構失效。利用鼓泡測試裝置的加熱模塊,測量了0.05 mm黃銅在25℃、60℃、100℃和140℃條件下的彈性模量、屈服強度和預應力變化情況。通過對比四種不同溫度下的實驗結果,發(fā)現(xiàn)預應力無明顯變化,數(shù)值較為穩(wěn)定。黃銅的彈性模量和屈服強度都隨著溫度的升高而逐漸降低。為了進一步研究典型電子封裝材料的力學性能,利用鼓泡測試裝置測量了硅片和聚酰亞胺薄膜的彈性模量。重點介紹了聚酰亞胺薄膜試樣的制備方法,制備需要經(jīng)過旋涂聚酰亞胺涂層膠、旋涂光刻膠、曝光、顯影、硬烘和刻蝕工藝,最后經(jīng)過激光切割完成。除此以外,電子封裝材料之間的界面結合強度也是一個非常重要的力學參數(shù),實驗過程中利用彩泥填充去除法制備試樣,通過改進的預定義鼓泡半徑的方法測量硅片與干膜TMMRS2000之間的粘附強度。
【圖文】：

要介紹這四種常用的實驗方法。法 年代壓痕法就被作為一種試驗方法來測量材料的傳統(tǒng)的布氏硬度和維氏硬度實驗基礎上發(fā)展起來方法，它對材料是非破壞性的。相比較于傳統(tǒng)硬度的同步測試和記錄特定幾何形狀的壓頭壓入及，提供了更為豐富的材料性能信息。材料中，，絕緣材料降低介電常數(shù) k 對于改善器件數(shù) k 的最有效方法是引入孔隙度。由于孔隙率定多孔電介質(zhì)的力學性能非常重要。目前，納米在于具有極高的力分辨率和位移分辨率，能連續(xù)的變化。納米壓痕的加載卸載曲線如圖 1-3 所示

區(qū)域的外半徑；區(qū)域的內(nèi)半徑； 比值；膜試樣的彎曲剛度；膜試樣的泊松比；膜試樣分層的最大撓度法是一種測量不同材料界面強度的方法。雙懸臂梁測量在的張開型裂紋加載條件下的能量釋放率。梁的兩端相同位置的孔洞處，同時施加大小相同裂紋擴展[14]。根據(jù)雙懸臂梁結構的柔順度、裂紋界壓力確定界面能量釋放率，理論公式見式（1
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O341;TN05

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 劉彤;劉敏珊;;金屬材料彈性常數(shù)與溫度關系的理論解析[J];機械工程材料;2014年03期

2 禹路;李萍;薛克敏;衛(wèi)定;;微米級H62銅合金箔拉伸時的尺度效應[J];機械工程材料;2010年01期

3 任鳳章,周根樹,趙文軫,胡志忠,鄭茂盛,鞠新華;鼓泡法測量有機薄膜力學性能[J];自然科學進展;2002年06期

4 任鳳章,鞠新華,周根樹,胡志忠,趙文軫,鄭茂盛;鼓泡法薄膜力學性能測試的研究現(xiàn)狀[J];稀有金屬材料與工程;2001年05期

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1 王子菡;薄膜材料鼓包裝置的研制及力學性能表征[D];湘潭大學;2012年

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本文編號：2605640