高密度塑料封装湿热耦合作用下失效机理的宏/细观集成分析

塑料封装是IC 芯片固定、保护的重要加工工艺，直接影响整个芯片的电、热和机械性能，热、湿所致的失效是塑料封装的关键问题之一。高密度塑料封装是IC 发展的方向，但是空间的微尺度、塑封材料的非均匀、湿热作用的强耦合导致芯片失效机理复杂，很难实现准确建模和定量分析。本项目拟从塑封材料的组成与微结构出发建立湿热耦合本构模型，实现材料微结构及其非均匀性、性能演化的表征与建模，并建立宏/细观集成的多尺度数值模拟方法。在此基础上，结合实验手段研究高密度塑料封装的湿扩散、热传导、力损伤及其失效行为，探索失效机理。主要创新点有：1）微尺度空间下的湿热耦合建模及宏/细观多尺度分析方法；2）颗粒填料改性复合材料的代表体元方法及其快速多极边界元解法。项目的开展为高密度塑料封装可靠性的准确预测提供了科学的方法和模型，也对颗粒填料改性聚合物基复合材料多场耦合作用下的服役行为研究具有普适性的意义。

从如下两个层次开展了研究：1) 塑封材料及其湿热行为。模拟了剪切迁移导致的改性填料分布，对材料的导热性能进行了预测；分析了湿气、温度、改性填料对湿气扩散的影响；建立了湿气扩散过程的有限元模拟；2) 失效行为与失效机理。分析了湿气对材料力学性能的影响；建立了考虑了应变速率、温度、微观损伤的非线性力学本构模型；分析了纳米二氧化硅改性环氧树脂的在湿热载荷下的失效机理。.共发表期刊论文9篇，其中被SCI收录5篇，撰写英文著作中的2章，授权发明专利2项。项目成果获得应用，与2家企业签署了应用协议。