界面层裂是塑封半导体器件和微系统的主要失效模式之一。针对塑封器件及微系统在热-机械应力、湿-热应力等多物理场驱动下的界面开裂,发展了实验测试/有限元数值模拟相结合的混合界面强度表征技术,研制了复合应力模式界面强度测试系统;研究了温度和湿度对界面强度的综合影响规律,探索了潮湿在界面上的扩散及在高温下转变为蒸汽压力的行为,研究了封装材料在高温下的粘弹性性能与界面强度的关系;建立依赖于温度、湿度及层裂模式复合度的界面层裂的力学模型;提出了机械、热、湿及蒸汽压力等多物理场耦合的集成分析方法,并在通用有限元程序中实现。对典型的器件和微系统进行综合因素的有限元数值模拟并对层裂失效进行了预测。发展了一套基于多物理场耦合集成分析方法和虚拟原型技术相结合的微电子封装的优化设计方法,并提出了一种将基于改进的神经网络的封装器件优化设计方法,应用于塑封DR-QFN等器件的优化设计,基于数值模拟对器件或系统的结构参数、工艺参数及材料性能匹配等进行优化设计,提出了基于界面强度的可靠性设计方法和准则。研究成果将对提高封装器件及微系统的可靠性、优化工艺和结构参数及封装材料的选择和制备具有重要的理论指导意义和应用价值。
英文主题词microelectronics packaging;interface delamination; reliability design; multi-physics coupling