一类高聚物电子封装材料的分层失效问题.pdfVIP

李志刚 等 ：一类高聚物电子封装材料 的分层失效 问题 一 类高聚物电子封装材料的分层失效问题 李志刚，树学峰 (太原理工大学 应用力学与生物医学工程研究所 ，山西 太原 030024) 摘 要： 对一 类具有径 向摄动 的广义 neo—Hookean 长问题分析的理论基础 。国内任九生、程 昌钧等对各 特征的高聚物 电子封装材料在 回流焊过程 中，由于湿 类高聚物材料在受死载荷边界条件下的空穴生成的分 热的联合作用而导致 的 “爆米花 ”式 的分层失效行为进 叉 问题和 已有孔穴的增长 问题进行 了大量 的研究 。 行 了理论研 究。给 出了此类各向同性不可压材料在 包 Guo和 Cheng考虑到高聚物材料在玻璃转化温度附 含单一球形孔穴的条件下孔 穴的增长和湿热应力之 间 近橡胶化的特点 ，利用 Ball的空穴萌生和孔穴增长的 的解析 关系；讨论 了孔穴失稳 的临界相 当应 力对初始 有限变形理论给出了具有超弹性特征的 neo—Hookean 孔穴率以及径 向摄动参数 的依赖关系。计算结果表 高聚物电子封装材料中孔穴失效的临界载荷为其材料 明，当高聚物 电子封装材料具有某种缺陷存在时，其孔 剪切模量的 1～2．5倍 。Fan利用 Guo的结论 同时 穴失稳的临界相 当应力将会 降低 ，即更 易发生 “爆米 考虑到回流焊过程中湿热联合作用对材料性能的削弱 花”式 的分层失效 。 而引起 的微孔合并效应 ，对回流焊过程中产生的 “爆米 关键词 ： 电子封装 ；“爆米花”失效 ；蒸汽压力 花”式的孔穴破裂现象进行 了理论解释。值得注意的 中图分类号 ： O344 文献标识码：A 是 ，高聚物电子封装件中的微孑L在 回流焊过程中除受 文章编号：1001-9731(2012)223175一O5 到外部 的热应力作用外还会受到空穴内表面蒸气压力 的作用 ，而且蒸气内压为其主要荷载，这与Ball模型中 1 引 言 孔穴受到外部死载荷边界条件不 同。李志 刚、树学峰 由于高聚物材料具有来源丰富、制造方便 、加工容 等对一类热超弹性材料在 电子封装 中的分层失效问题 易和用途广泛等诸多优点，在 电子封装领域 中所 占的 进行 了研究 。 比重越来越大 ，地位也 日益 突出。高聚物材料在 电子 考虑到高聚物电子封装材料类型的多样性 。本文 封装中主要起着机械支持 、密封保护和 散失 电子组件 对一类具有径 向摄动的广义 neo—Hookean特征 的高 的热量等作用 。随着微 电子行业 的高速发展 ，电子封 聚物 电子封装材料中的分层失效 问题进行了研究。建 装用高聚物材料的物理、力学和化学等性 能受到电子 立了此类各向同性不可压材料在包含单一球形孔穴 的 封装研究领域 内众多学者的广泛关注[ 。高聚物 电 条件下孔穴的萌生 、增长和湿热相当应力之 间的解析 子封装件在执行表面贴装工艺时常常发生类似 “爆米 关系，当摄动参数组取零 时退化为 Guo和 Cheng模 花”式的孔穴破裂现象 。早期的研究大 多认为热应力 型。通过对孔穴失稳的临界相当应力与径 向摄动参数 是导致发生这一破坏 的主要原因。Fan和 Chew_3“]的 组之间关系的讨论 ，得到摄动参数组对孔穴失稳模型 系列研究指出高聚物 电子封装件的微孔在储存和运输 的性质有较大影响。当高聚物电子封装材料具有某种 过程中吸湿 ，进而在 回流焊高温下产生 的蒸气压力是 缺陷存在时，其孑L穴失稳 的临界相当应力将会 降低 ，即 导致发生孔穴破裂的主