Thermal Deformation Measurement and Life Prediction for Electronic Package Assemblies under Thermal Cycling

Project: National Science and Technology CouncilNational Science and Technology Council Academic Grants

Project Details

Abstract

本計畫主要針對QFN(Quad Flat Non-lead)封裝組合體(assembly)受熱循環時其壽命與可靠度研究。其QFN的結構類似QFP,不同點在於QFN底部無引腳,而以銲錫接點代替。因其具良好的導電性與散熱性、封裝製程與測試成本較低、與有小體積及低剖面等優點,但限於中低腳數IC。故此封裝技術未來數年可能大量應用於手持式通信資訊產品,如行動電話、無線電網絡或PDA、數位攝影機或是只需中低腳數的資訊產品。然而,用銲錫接點連接QFN與基板之組合體,在受熱循環測試時,銲錫接點會因潛變所產生的應力與應變(內能量)不斷的累積,最後使得接點破裂而造成封裝模組的失效,尤其是大面積的QFN封裝體,其熱循環壽命很短。再加上世界環保意識抬頭,無鉛銲錫使用將是未來幾年內必須實施的重點。故本研究將利用實驗量測與有限元素法模擬方法,針對有鉛與無鉛銲錫組裝之QFN封裝組合體,其受熱疲勞之壽命與所造成之破壞現象,作深入分析與預測。本計畫除了與半導體封裝廠合作執行熱疲勞測試實驗之外,特殊之處在於利用本實驗室內之即時杜曼-格林干涉系統,量測QFN封裝組合體受溫度循環負載時之熱變形,將其所得結果與有限元素法分析結果作驗證比較,確定有限元素法模型之正確性。其中,在有限元素分析模型中,將導入具有與溫度、時間有關材料機械性質,例如:有明顯塑潛變形之銲錫材料,與模封材料與黏晶膠之有玻璃轉換溫度(Tg)影響的材料機械性質,如彈性係數(E)、熱膨脹係數(α)。再配合有效分析模型與實驗觀察所得之破壞行為,並結合實際實驗所得之有效疲勞壽命(Nf)數據,提出估算各型態QFN封裝組合體有效疲勞壽命之判斷依。

Project IDs

Project ID:PB9308-1151
External Project ID:NSC93-2212-E182-005
StatusFinished
Effective start/end date01/08/0431/07/05

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