叠片BGA阵列翘曲的几何非线性预测分析

Xueren Zhang，Tong Yan Tee
(意法半导体629 Lorong 4／6 Toa Payoh，Singapore 319521)

1 引言

材料之间热量的不匹配能够引起电子封装的翘曲。这一问题严重影响了封装的可制造性及可靠性。学者们对这一问题进行了广泛的研究，从外围封装(如SOP和QFP)到域阵列封装(如BGA和CSP)，从线性弹性研究到黏弹性研究[1-4]。这些研究大多数是针对单封装封胶后的最终翘曲进行的，此单封装被封胶为单腔并利用冲压工艺分割成形。

现在，在大规模制造中，阵列BGA封装比传统的单腔封装周期更短，成本更低。然而，由于阵列或者块的规模较大，在不同材料之间热不匹配造成的大量的块翘曲可能会影响包括从芯片键合，封胶，锡球安装，到切割成形[5]等一系列的集成工艺。封胶处理后BGA阵列的共面性对于锡球安装、切割成形过程是非常重要的，文献[6]利用了有限元进行仿真，文献[7]利用了简化的双曲面分析对该问题进行了研究。但这些研究只是针对单芯片阵列BGA进行的。


层叠芯片BGA封装已经成为减少引脚和封装成本的通用方法，它使得通过功能集成进行封装内系统(system-in-package)设计成为可能[8]。图1(b)为文中分析用到的一个SDBGA封装，包括三个芯片和一个中间层(interposer)。在SDBGA中，由于集成工艺更多，芯片更薄，所以块翘曲问题比在单芯片BGA中更严重。第一次芯片键合后，由于超薄芯片阵列以及BT基板之间的CTE热不匹配会出现大量的负翘曲(上凸)(见图2)。大量的翘曲，特别是对全自动生产线而言，会造成后续处理困难，即对键合中间层以及第二芯片处理困难。堆叠更多的芯片以及封胶后，会出现大量的正翘曲(下凹)，这使得后继的芯片键合和切割成形过程出现对齐困难。对于阵列SDBGA消减翘曲的困难在于在新的封装设计和阵列布局过程中将封胶前的负翘曲和封胶后的正翘曲同时控制在产品规定范围内(-200～400

详细些就好 了