IC封装分析

集成电路的封装设计和失效分析解决办法：

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封装引出端所受热应力 封装和PCB之间的Δα、ΔT 热失配

减小Δα， 改变材料 陶瓷封装TCE≈6×10-6/℃ 塑料封装TCE≈（12～26）×10-6/℃ PCB TCE≈16×10-6/℃

引起的应力将作用于表面安装器件（SMD）的各引出端： BGA、CSP的焊接点 SOP、QFP的引线和焊接点。

引线材料选用低杨氏模量材料Ecu < E4J42 几何尺寸上：增大支撑高度， 减薄引线厚度。 对于BGA、CSP等低支撑高度的封装需采用下填料。

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图4-12

翼形引线上所受应力的有限元模拟

图3-13
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由封装引起的主要失效模式
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图3-14

有无下填料时倒装芯片在温度循环时的失效模式

无下填料的倒装芯片封装边缘处焊点裂缝的剖面 扫描电镜图像。 该倒装芯片是热循环试验中的失效 样品。 无下填料时焊球裂（在边缘上）
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3.

封装热－力设计 它包括： （1）结构设计 （2）材料（优化）设计 （3）工艺优化设计 （4）合理使用指南

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下面以一种HIC功率金属外壳的设计为例，使用 有限元法进行计算机模拟： 优化判据为：残余应力小， 后续使用应力小， 形变小， 工艺上能实现，成品率可提高。 结构设计：形状：设置吸收槽，耳朵区位置和引线位置 选择， 几何尺寸；最大线长和厚度优选， 引线绝缘子结构选择和位置优选。

材料选择：无氧铜基板－可伐密封框－钢帽， 半硬高导无氧铜－钢密封框－钢帽。 可伐引线－硬玻璃－钢圈； 4J50引线－铁封玻璃－钢圈 考虑到温度反复（冷却－使用时升温－冷却） >900 ～400℃ 室温

目标：系统残余应力小，最大形变（拱曲高度）小， 可以制造，成本较低。 模拟结果：

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形状： 吸收槽，可明显减小应力和形变； 引线绝缘子要下平，不能下凹上凸； 引线绝缘子高度要