Published January 1, 2017
| Version v1
Publication
Open
Effect of Bond Layer Properties to Thermo-Mechanical Stresses in Flip Chip Packaging
- 1. Curtin University Sarawak
Description
The flip chip bonding technology is widely used in electronic packaging as a result of improvements towards mechanical performance of layered structures. However, thermal mismatch shear and peeling stress are often induced by the differences of the material properties and geometries of bond layer during the high temperature change at operating stage. Intrinsically, these thermo-mechanical stresses play a very significant role in the design and reliability of the flip chip package. Therefore, this project aims to develop a methodology to find optimized bonding material thermo-mechanical properties and geometries in relation to the packaging layers in order to eliminate or reduce thermal mismatch stresses that occur in multi-layered structures in electronic packaging. The closed-form solution of thermo-mechanical analysis of bi-material assembly with bond layer is provided. Parametric study will be carried out in order to study the influence of bond layer parameters on interfacial thermal stresses of a flip chip assembly. These parameters include Young modulus, Coefficient of Thermal Expansion (CTE), Poisson's ratio and thickness of the bond layer. It is found that the shearing stresses and peeling stresses decreased considerably at the interface with the increase of bond layer Young Modulus and thickness. On the other side, bond layer CTE and Poisson ratio show almost no significant effect on the interfacial shearing stress and peeling stress along the interface in a bi-material assembly.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تُستخدم تقنية ربط الرقائق القلابة على نطاق واسع في التغليف الإلكتروني نتيجة للتحسينات نحو الأداء الميكانيكي للهياكل ذات الطبقات. ومع ذلك، غالبًا ما يكون القص غير المطابق للحرارة وإجهاد التقشير ناتجين عن اختلافات خصائص المواد والأشكال الهندسية لطبقة الرابطة أثناء التغير في درجة الحرارة العالية في مرحلة التشغيل. في جوهرها، تلعب هذه الضغوط الميكانيكية الحرارية دورًا مهمًا للغاية في تصميم وموثوقية حزمة الشريحة القلابة. لذلك، يهدف هذا المشروع إلى تطوير منهجية لإيجاد خصائص وهندسة ميكانيكية حرارية محسنة لمواد الربط فيما يتعلق بطبقات التغليف من أجل القضاء على أو تقليل ضغوط عدم التطابق الحراري التي تحدث في الهياكل متعددة الطبقات في التغليف الإلكتروني. يتم توفير محلول مغلق الشكل للتحليل الميكانيكي الحراري للتجميع ثنائي المادة مع طبقة رابطة. سيتم إجراء دراسة بارامترية من أجل دراسة تأثير معلمات طبقة الترابط على الإجهادات الحرارية البينية لمجموعة الرقائق القلابة. وتشمل هذه المعلمات معامل يونغ، ومعامل التمدد الحراري (CTE)، ونسبة بواسون وسمك طبقة الرابطة. وجد أن إجهادات القص وإجهادات التقشير انخفضت بشكل كبير عند السطح البيني مع زيادة معامل وسماكة طبقة الترابط. على الجانب الآخر، لا تظهر طبقة الرابطة CTE ونسبة بواسون أي تأثير كبير تقريبًا على إجهاد القص البيني وإجهاد التقشير على طول الواجهة في مجموعة ثنائية المواد.Translated Description (French)
La technologie de liaison par puce retournée est largement utilisée dans les emballages électroniques en raison des améliorations apportées aux performances mécaniques des structures en couches. Cependant, le cisaillement de désadaptation thermique et la contrainte de pelage sont souvent induits par les différences des propriétés des matériaux et des géométries de la couche de liaison pendant le changement de température élevé au stade de fonctionnement. Intrinsèquement, ces contraintes thermomécaniques jouent un rôle très important dans la conception et la fiabilité du boîtier de la puce retournée. Par conséquent, ce projet vise à développer une méthodologie pour trouver des propriétés et des géométries thermomécaniques optimisées des matériaux de liaison par rapport aux couches d'emballage afin d'éliminer ou de réduire les contraintes de désadaptation thermique qui se produisent dans les structures multicouches dans les emballages électroniques. La solution de forme fermée d'analyse thermomécanique de l'assemblage bi-matériau avec couche de liaison est fournie. Une étude paramétrique sera réalisée afin d'étudier l'influence des paramètres de la couche de liaison sur les contraintes thermiques interfaciales d'un assemblage de puces à protubérances. Ces paramètres comprennent le module de Young, le coefficient de dilatation thermique (CTE), le rapport de Poisson et l'épaisseur de la couche de liaison. On constate que les contraintes de cisaillement et les contraintes de pelage diminuent considérablement à l'interface avec l'augmentation du module Young et de l'épaisseur de la couche de liaison. De l'autre côté, le CTE de la couche de liaison et le rapport de Poisson ne montrent presque aucun effet significatif sur la contrainte de cisaillement interfaciale et la contrainte de pelage le long de l'interface dans un assemblage bi-matière.Translated Description (Spanish)
La tecnología de unión flip chip es ampliamente utilizada en el embalaje electrónico como resultado de las mejoras hacia el rendimiento mecánico de las estructuras en capas. Sin embargo, el cizallamiento por desajuste térmico y la tensión de pelado a menudo son inducidos por las diferencias de las propiedades del material y las geometrías de la capa de unión durante el cambio de alta temperatura en la etapa de operación. Intrínsecamente, estas tensiones termomecánicas desempeñan un papel muy importante en el diseño y la fiabilidad del paquete de flip chip. Por lo tanto, este proyecto tiene como objetivo desarrollar una metodología para encontrar propiedades termomecánicas y geometrías optimizadas del material de unión en relación con las capas de embalaje con el fin de eliminar o reducir las tensiones de desajuste térmico que se producen en las estructuras multicapa en el embalaje electrónico. Se proporciona la solución de forma cerrada de análisis termomecánico de ensamblaje bimaterial con capa de unión. Se realizará un estudio paramétrico para estudiar la influencia de los parámetros de la capa de unión en las tensiones térmicas interfaciales de un conjunto de flip chip. Estos parámetros incluyen el módulo de Young, el coeficiente de expansión térmica (CTE), la relación de Poisson y el espesor de la capa de unión. Se encuentra que las tensiones de cizallamiento y las tensiones de pelado disminuyeron considerablemente en la interfaz con el aumento del Módulo de Young de la capa de unión y el espesor. Por otro lado, la capa de unión CTE y la relación de Poisson casi no muestran un efecto significativo en la tensión de cizallamiento interfacial y la tensión de pelado a lo largo de la interfaz en un conjunto de dos materiales.Files
matecconf_icmme2017_01003.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير خصائص طبقة السندات على الضغوط الحرارية والميكانيكية في تغليف الرقائق
- Translated title (French)
- Effet des propriétés de la couche de liaison sur les contraintes thermomécaniques dans l'emballage des puces retournées
- Translated title (Spanish)
- Efecto de las propiedades de la capa de unión a las tensiones termomecánicas en el embalaje Flip Chip
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2586368567
- DOI
- 10.1051/matecconf/20179501003
References
- https://openalex.org/W1677349890
- https://openalex.org/W1979318705
- https://openalex.org/W1980045040
- https://openalex.org/W2026303150
- https://openalex.org/W2058582419
- https://openalex.org/W2077828192
- https://openalex.org/W2082583701
- https://openalex.org/W2095864522
- https://openalex.org/W2113209720
- https://openalex.org/W2131970994