一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法技术

一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，通过PFMECA分析SiP产品的关键工艺，根据风险要素分析关键结构，从而确定试验载体的需要包含的工艺域，再基于失效物理方法或定性分析方法确定试验载体的特性表征参数数值，能够通过制造用于验证SiP生产工艺的试验载体，代替用于考核验证的SiP样品，以减少生产远大于需求量的SiP样品的花费，从而降低SiP产品的成本。成本。成本。

A characterization method of test carrier for reliability evaluation of SIP process

【技术实现步骤摘要】
一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法


[0001]本专利技术涉及一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，属于SiP产品可靠性评价


技术介绍

[0002]SiP产品采用多种先进封装工艺，包括薄/厚膜基板技术、多芯片封装技术、管壳设计和生产技术等，为解决传统集成电路保证标准和检验方案对先进封装工艺带来的新要素未作规范要求、新失效模式引入和失效机理不清、高密度封装的内部缺陷很难直接检测等问题，有必要对SiP产品的可靠性评价技术进行深入研究。
[0003]SiP产品为实现功能与性能的提升，需要将FPGA、CPU、DSP、大规模存储模块和ASIC等不同规模的硅基集成电路芯片与分立器件芯片、无源元件集成在一个封装体内，一只SiP产品即可完成以往一个单机才能实现的功能，因此客户需求量较小。若按照现行的质保方案，每批SiP产品的大部分都用于进行考核试验，导致用于考核试验的样品数远多于客户订购的只数，造成SiP产品的成本急剧增加。为降低SiP产品考核试验的样品成本，可设计一个覆盖SiP生产厂家工艺能力的试验载体以解决该问题，经检索，未发现与本专利申请内容相关的专利文献。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少能够降低SiP产品考核试验的样品成本方法技术的问题，提出了一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，包括：
[0007]对SiP产品制造过程工艺进行分析；
[0008]根据过程失效模式、影响及危害性分析确定关键工艺；
[0009]基于关键工艺的风险要素，确定关键结构；包括可进行定量分析的关键结构、不可进行定量分析的关键结构；
[0010]通过失效物理方法设计可进行定量分析的关键结构的特性表征参数；
[0011]通过定性分析方法设计不可进行定量分析的关键结构的特性表征参数，完成特性表征。
[0012]分析流程具体为：
[0013]确定SiP产品制造的工艺流程，分析工艺流程涉及的设备、材料、工艺控制参数、技术指标及检验方法。
[0014]关键工艺的确定方法为：
[0015]针对SiP产品制造过程中各工艺流程可能发生的故障模式、原因、对SiP产品的影响，确定各故障模式严酷度等级、各故障模式发生概率等级、各故障模式被检测难度等级，并通过乘积计算各故障模式的风险优先数值，并按照风险优先数值的大小确定SiP产品的
关键工艺。
[0016]所述关键工艺包括基板制造工艺、管壳制造工艺、芯片封装工艺、无源器件、导线制作工艺及封帽工艺，通过影响及危害性分析确定SiP工艺产品的关键工艺。
[0017]对SiP产品的关键工艺进行风险要素分析，确定SiP评估试验载体的关键结构，具体为：
[0018]分别确定基板制造工艺的风险要素、芯片封装工艺的风险要素、管壳制造及封帽工艺的风险要素、管壳制造工艺的风险要素，并根据各风险要素通过调整制造工艺设计，获取关键结构。
[0019]通过有限元仿真软件COMSOL Multiphysics，建立关键结构的几何模型，分析关键结构的失效机理并对几何模型施加相应的环境应力，并通过仿真计算确定关键结构的应力情况，根据不同关键工艺的参数，获取不同的仿真结果并确定SiP评估试验载体的可定量分析的特性表征参数数值。
[0020]根据失效模式及失效机理进行定性分析，确定SiP评估试验载体的不可进行定量分析的特性表征参数数值。
[0021]可进行定量分析的关键结构包括基板的通孔、基板的瓷片堆叠、键合丝；
[0022]不可进行定量分析的关键结构包括焊接/粘接结构、管壳及封帽。
[0023]一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征系统，包括分析模块、关键结构确定模块、特性表征参数设计模块，其中：
[0024]分析模块对SiP产品制造过程工艺进行分析，根据过程失效模式、影响及危害性分析确定关键工艺；
[0025]关键结构确定模块基于关键工艺的风险要素，确定关键结构；
[0026]特性表征参数设计模块通过失效物理方法设计可进行定量分析的关键结构的特性表征参数，同时通过定性分析方法设计不可进行定量分析的关键结构的特性表征参数。
[0027]所述分析模块中，通过确定SiP产品制造的工艺流程，明确工序内容及操作工艺规程，分析工艺流程涉及的设备、材料、工艺控制参数、技术指标及检验方法，并针对SiP产品制造过程中各工艺步骤可能发生的故障模式、原因、对SiP产品的影响，确定各故障模式严酷度等级、各故障模式发生概率等级、各故障模式被检测难度等级，并通过乘积计算各故障模式的风险优先数值，并按照风险优先数值的大小确定SiP产品的关键工艺过程。
[0028]所述关键结构确定模块中，对SiP产品的关键工艺进行风险要素分析，分别确定基板制造工艺的风险要素、芯片封装工艺的风险要素、管壳制造及封帽工艺的风险要素、管壳制造工艺的风险要素，并根据各风险要素通过调整制造工艺设计，获取关键结构。
[0029]根据失效模式及失效机理进行定性分析，确定SiP评估试验载体的不可进行定量分析的特性表征参数数值。
[0030]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0031]本专利技术提供的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，通过PFMECA分析SiP产品的关键工艺，根据风险要素分析关键结构，从而确定试验载体的需要包含的工艺域，再基于失效物理方法或定性分析方法确定试验载体的特性表征参数数值，能够制造用于验证SiP生产工艺的试验载体，代替用于考核验证的SiP样品，以减少生产远大于需求量的SiP样品的花费，从而降低SiP产品的成本。
附图说明
[0032]图1为专利技术提供的实施步骤流程示意图；
[0033]图2为专利技术提供的SiP产品的封装结构示意图；
[0034]图3为专利技术提供的基板通孔几何模型示意图；
[0035]图4为专利技术提供的对基板通孔施加的温度循环载荷示意图；
[0036]图5为专利技术提供的HTCC基板1/4几何模型示意图；
[0037]图6为专利技术提供的高温共烧后冷却的温度变化曲线示意图；
[0038]图7为专利技术提供的HTCC基板模型网格划分结果示意图；
[0039]图8为专利技术提供的HTCC基板翘曲情况示意图；
[0040]图9为专利技术提供的HTCC基板第一主应力云图示意图；
[0041]图10为专利技术提供的键合丝简化几何模型示意图；
[0042]图11为专利技术提供的对键合丝施加的随机振动功率谱密度示意图；
具体实施方式
[0043]一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，能够覆盖生产厂家工艺能力的SiP评估试验载体设计方法，通过制造用于验证SiP生产工艺的试验载体，代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于包括：对SiP产品制造过程工艺进行分析；根据过程失效模式、影响及危害性分析确定关键工艺；基于关键工艺的风险要素，确定关键结构；包括可进行定量分析的关键结构、不可进行定量分析的关键结构；通过失效物理方法设计可进行定量分析的关键结构的特性表征参数；通过定性分析方法设计不可进行定量分析的关键结构的特性表征参数，完成特性表征。2.根据权利要求1所述的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于：分析流程具体为：确定SiP产品制造的工艺流程，分析工艺流程涉及的设备、材料、工艺控制参数、技术指标及检验方法。3.根据权利要求2所述的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于：关键工艺的确定方法为：针对SiP产品制造过程中各工艺流程可能发生的故障模式、原因、对SiP产品的影响，确定各故障模式严酷度等级、各故障模式发生概率等级、各故障模式被检测难度等级，并通过乘积计算各故障模式的风险优先数值，并按照风险优先数值的大小确定SiP产品的关键工艺。4.根据权利要求3所述的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于：所述关键工艺包括基板制造工艺、管壳制造工艺、芯片封装工艺、无源器件、导线制作工艺及封帽工艺，通过影响及危害性分析确定SiP工艺产品的关键工艺。5.根据权利要求4所述的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于：对SiP产品的关键工艺进行风险要素分析，确定SiP评估试验载体的关键结构，具体为：分别确定基板制造工艺的风险要素、芯片封装工艺的风险要素、管壳制造及封帽工艺的风险要素、管壳制造工艺的风险要素，并根据各风险要素通过调整制造工艺设计，获取关键结构。6.根据权利要求1所述的一种SiP工艺可靠性评估试验载体的特性表征方法，其特征在于：通过有限元仿真软件COMSOL Multiphysics，建立关键结构的几何模型，分析关键结构的失效机理并对几何模型施加相应的环境应力，并通过仿真计算确定关键结构的应力情况，根据不同关键工艺的参数，获取不同的仿真结果并确定SiP评估试验载体的可定量分析的特性表征参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡潜玮，张靓，谷瀚天，朱恒静，宁永成，丛山，王贺，张大宇，张科辉，庄仲，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：