本文關(guān)鍵詞：超薄芯片無損剝離的機理研究與工藝優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：芯片的剝離是完成單個裸芯片由晶圓盤向目標(biāo)電路轉(zhuǎn)移的核心工藝之一,尤其是面對日趨超薄化的芯片,實現(xiàn)其無損剝離對于降低封裝成本,提高產(chǎn)品成品率、改善器件可靠性等有著顯著意義。本文從頂針推頂剝離工藝的力學(xué)建模、機理分析和相關(guān)試驗等方面對超薄芯片的無損剝離技術(shù)進行了深入系統(tǒng)的研究,并初步建立了芯片無損剝離的工藝優(yōu)化方法。本文主要研究工作和創(chuàng)新之處包括： 1)建立了芯片-膠層-基底粘結(jié)結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。將較薄的柔軟膠層簡化為可描述結(jié)構(gòu)剝離和剪切行為的分布式彈簧組,并提出了與之相適應(yīng)的解析求解方法。用彈簧的斷裂行為模擬薄芯片與柔性粘結(jié)基底之間的剝離過程,給出了芯片發(fā)生剝離的混合模式能量釋放率解析公式。 2)將粘結(jié)斷裂理論引入超薄芯片的剝離工藝機理分析,通過理論建模與虛擬斷裂有限元仿真技術(shù),揭示了芯片粘結(jié)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料物理屬性以及頂針推頂載荷等因素對芯片剝離的影響機制。研究了基底受預(yù)拉伸的周期陣列化芯片結(jié)構(gòu)發(fā)生預(yù)剝離的機理,揭示了頂針推頂工藝促使芯片從粘結(jié)藍膜上發(fā)生剝離的規(guī)律,并討論了多頂針工藝相比于單頂針的優(yōu)勢。 3)揭示了超薄芯片在三點彎曲強度測試過程中的非線性現(xiàn)象,并引入幾何大變形理論修正了傳統(tǒng)的線性測試評估公式,消除了因線性理論本身而引入的誤差以適應(yīng)超薄芯片強度測試的要求。為方便將該非線性理論公式應(yīng)用于實際工程測試,在傳統(tǒng)線性公式基礎(chǔ)上定義了修正因子,以逼近非線性理論公式的評估精度。 4)推導(dǎo)了材料臨界粘結(jié)斷裂能的實驗評估公式,并討論了粘結(jié)藍膜的可延展性對其剝離評估公式的影響。結(jié)合剝離實驗,研究了軟質(zhì)粘結(jié)藍膜的可剝離特性,揭示了粘結(jié)剝離的驅(qū)動剝離力、剝離角以及裂紋尖端傳播速度等之間的相互依賴關(guān)系,探索了如何獲得剝離發(fā)生之初始條件的可行實驗方法。 5)研究了超薄芯片發(fā)生粘結(jié)斷裂剝離與彎曲碎裂之間的競爭關(guān)系,并結(jié)合強度理論和Griffith斷裂準(zhǔn)則,提出了超薄芯片成功實現(xiàn)無損剝離的判定標(biāo)準(zhǔn)。分析了芯片厚度和長度等對工藝窗口的影響,界定了傳統(tǒng)單頂針工藝與多頂針工藝的適用范圍,并給出了多頂針的分布對剝離過程的影響。最后通過不同尺寸芯片的推頂剝離試驗,從原理上驗證了多頂針工藝優(yōu)化方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：電子封裝 超薄芯片 芯片剝離 粘結(jié)斷裂 芯片碎裂 工藝窗口
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN405
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 課題概述10-14
• 1.2 超薄芯片剝離關(guān)鍵問題14-17
• 1.3 超薄芯片剝離研究綜述17-22
• 1.4 本文主要工作22-26
• 2 芯片-膠層-基底結(jié)構(gòu)的力學(xué)建模與求解26-41
• 2.1 引言26-28
• 2.2 芯片-膠層-基底模型28-30
• 2.3 微分方程的解析30-36
• 2.4 剝離能量釋放率計算36-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 3 超薄芯片無損剝離的工藝機理分析41-67
• 3.1 引言41-43
• 3.2 周期陣列化芯片受基板拉伸的剝離行為43-48
• 3.3 傳統(tǒng)芯片的單頂針剝離工藝48-57
• 3.4 超薄芯片的多頂針剝離工藝57-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 4 超薄硅基芯片的強度測試與評估67-82
• 4.1 引言67-68
• 4.2 超薄試件的制備與三點彎曲實驗68-71
• 4.3 超薄試件彎曲測試的非線性特征71-77
• 4.4 斷裂強度的評估77-80
• 4.5 本章小結(jié)80-82
• 5 芯片-藍膜粘結(jié)界面的剝離原理與測試82-95
• 5.1 引言82-83
• 5.2 粘結(jié)藍膜的剝離原理83-86
• 5.3 剝離測試平臺86-89
• 5.4 實驗結(jié)果與討論89-94
• 5.5 本章小結(jié)94-95
• 6 超薄芯片無損剝離的工藝優(yōu)化與試驗95-111
• 6.1 引言95-96
• 6.2 芯片剝離與碎裂的競爭行為96-100
• 6.3 基本參數(shù)的確定100-103
• 6.4 工藝優(yōu)化與試驗驗證103-110
• 6.5 本章小結(jié)110-111
• 7 總結(jié)與展望111-114
• 7.1 全文總結(jié)111-112
• 7.2 研究展望112-114
• 致謝114-115
• 附錄Ⅰ 全文補充材料115-120
• 附錄Ⅱ 作者攻讀博士學(xué)位期間取得的成果120-122
• 參考文獻122-133

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