Published January 1, 2018
| Version v1
Publication
Open
Bond Layer Properties and Geometry Effect on Interfacial Thermo-mechanical Stresses in Bi-material Electronic Packaging Assembly
Description
Thermo-mechanical mismatch stress is one of the reasons for mechanical as well as functional failure between two or more connected devices. In electronic packaging, two or more plates or layers are bonded together by an extremely thin layer. This thin bonding layer works as an interfacial stress compliance which is expected to alleviate the interfacial stresses between the layers. Therefore, it is very important to identify the suitable interfacial bonding characteristics for reducing the interfacial thermal mismatch stresses to maintain the structural integrity. This research work examines the influences of bond layer properties and geometry on the interfacial shearing and peeling stresses in a bi-material assembly. In this study a closed form model of bi-layered assembly is used with the up-to-date bond layer shear stress compliance expression. The key bond layer properties namely Young's modulus, coefficient of thermal expansion, Poisson's ratio, and physical parameters like temperature and thickness are considered for interfacial stress evaluation. It is observed that the Young's modulus, the thickness and the temperature of the bond layer have significant influence on the interfacial shearing and peeling stress. The results obtained are likely to be useful in designing bond layer properties in microelectronics and photonics applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الإجهاد الحراري الميكانيكي غير المطابق هو أحد أسباب الفشل الميكانيكي والوظيفي بين جهازين متصلين أو أكثر. في التغليف الإلكتروني، يتم ربط طبقتين أو أكثر معًا بواسطة طبقة رقيقة للغاية. تعمل طبقة الترابط الرقيقة هذه كامتثال للإجهاد البيني الذي من المتوقع أن يخفف من الضغوط البينية بين الطبقات. لذلك، من المهم جدًا تحديد خصائص الترابط البيني المناسبة لتقليل ضغوط عدم التطابق الحراري البيني للحفاظ على السلامة الهيكلية. يدرس هذا العمل البحثي تأثيرات خصائص طبقة الترابط والهندسة على القص البيني وضغوط التقشير في مجموعة ثنائية المواد. في هذه الدراسة، يتم استخدام نموذج مغلق للتجميع ثنائي الطبقات مع تعبير الامتثال لإجهاد القص لطبقة الرابطة المحدث. يتم النظر في خصائص طبقة الرابطة الرئيسية وهي معامل يونغ ومعامل التمدد الحراري ونسبة بواسون والمعلمات الفيزيائية مثل درجة الحرارة والسماكة لتقييم الإجهاد البيني. ويلاحظ أن معامل يونغ وسمك ودرجة حرارة طبقة الرابطة لها تأثير كبير على القص البيني وإجهاد التقشير. من المرجح أن تكون النتائج التي تم الحصول عليها مفيدة في تصميم خصائص طبقة الرابطة في تطبيقات الإلكترونيات الدقيقة والضوئيات.Translated Description (French)
La contrainte de désadaptation thermomécanique est l'une des raisons de la défaillance mécanique et fonctionnelle entre deux ou plusieurs appareils connectés. Dans les emballages électroniques, deux ou plusieurs plaques ou couches sont collées ensemble par une couche extrêmement mince. Cette fine couche de liaison fonctionne comme une conformité de contrainte interfaciale qui devrait atténuer les contraintes interfaciales entre les couches. Par conséquent, il est très important d'identifier les caractéristiques de liaison interfaciale appropriées pour réduire les contraintes de désadaptation thermique interfaciale afin de maintenir l'intégrité structurelle. Ce travail de recherche examine les influences des propriétés et de la géométrie de la couche de liaison sur les contraintes de cisaillement et de pelage interfaciales dans un assemblage bi-matière. Dans cette étude, un modèle de forme fermée d'assemblage bicouche est utilisé avec l'expression de conformité de contrainte de cisaillement de couche de liaison à jour. Les propriétés clés de la couche de liaison, à savoir le module de Young, le coefficient de dilatation thermique, le rapport de Poisson et des paramètres physiques tels que la température et l'épaisseur, sont pris en compte pour l'évaluation des contraintes interfaciales. On observe que le module de Young, l'épaisseur et la température de la couche de liaison ont une influence significative sur la contrainte interfaciale de cisaillement et de pelage. Les résultats obtenus sont susceptibles d'être utiles dans la conception des propriétés des couches de liaison dans les applications de microélectronique et de photonique.Translated Description (Spanish)
La tensión de desajuste termomecánico es una de las razones de la falla mecánica y funcional entre dos o más dispositivos conectados. En el embalaje electrónico, dos o más placas o capas están unidas entre sí por una capa extremadamente delgada. Esta capa de unión delgada funciona como una adaptación a la tensión interfacial que se espera que alivie las tensiones interfaciales entre las capas. Por lo tanto, es muy importante identificar las características de unión interfacial adecuadas para reducir las tensiones de desajuste térmico interfacial para mantener la integridad estructural. Este trabajo de investigación examina las influencias de las propiedades de la capa de unión y la geometría en las tensiones interfaciales de cizallamiento y pelado en un ensamblaje bimaterial. En este estudio se utiliza un modelo de forma cerrada de ensamblaje de dos capas con la expresión actualizada de cumplimiento de tensión de corte de la capa de unión. Las propiedades clave de la capa de unión, a saber, el módulo de Young, el coeficiente de expansión térmica, la relación de Poisson y los parámetros físicos como la temperatura y el espesor, se consideran para la evaluación de la tensión interfacial. Se observa que el módulo de Young, el espesor y la temperatura de la capa de unión tienen una influencia significativa en el esfuerzo de cizallamiento y pelado interfacial. Es probable que los resultados obtenidos sean útiles en el diseño de propiedades de la capa de enlace en aplicaciones de microelectrónica y fotónica.Files
matecconf_aame2018_01004.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خصائص طبقة السندات وتأثير الهندسة على الإجهادات الحرارية والميكانيكية البينية في مجموعة التعبئة الإلكترونية ثنائية المواد
- Translated title (French)
- Propriétés de la couche de liaison et effet de la géométrie sur les contraintes thermomécaniques interfaciales dans l'assemblage d'emballages électroniques bi-matériaux
- Translated title (Spanish)
- Propiedades de la capa de unión y efecto de la geometría sobre las tensiones termomecánicas interfaciales en el ensamblaje de embalaje electrónico bimaterial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2893650849
- DOI
- 10.1051/matecconf/201820201004
References
- https://openalex.org/W1611881971
- https://openalex.org/W1968084504
- https://openalex.org/W1980045040
- https://openalex.org/W2007314977
- https://openalex.org/W2012241126
- https://openalex.org/W2025516544
- https://openalex.org/W2041110856
- https://openalex.org/W2042191317
- https://openalex.org/W2143363813
- https://openalex.org/W2282249816
- https://openalex.org/W339044042