基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，包括：获得含有通孔结构的封装元胞；获取封装元胞的物理参数属性和结构属性；对封装元胞施加载荷；载荷施加完成后得到该封装元胞各方向的应力应变曲线，通过最小二乘法拟合得到该封装元胞各项物理参数的各方向均质化等效参数。本发明专利技术可以保证均质化等效参数的准确度，提高产品的可靠性；基于本发明专利技术，能够有效地提高对微电子产品进行可靠性测试的效率，简化工作流程。简化工作流程。简化工作流程。

【技术实现步骤摘要】
基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法


[0001]本专利技术属于电子制造
，具体涉及一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法。

技术介绍

[0002]随着摩尔定律发展进一步放缓，业界对先进封装技术与SoC集成协同寄予厚望。而让多个芯片互连并最终异构集成为一个大芯片，面临诸多技术挑战，这其中模块化的封装元胞的定义与划分以及其热机械可靠性和集成封装架构是最需攻克的两大关卡。探索这两大关卡的主要方案是解决多物理场与多尺度耦合问题，这亟需等效的封装元胞模型。
[0003]多芯片集成/封装允许使用各种功能的封装元胞构建模块化系统，系统设计人员选择最佳组合来构建差异化和优化的基于封装元胞的集成化系统；制造工艺研究人员则不用考虑不同集成产品带来的复杂制造工艺，更多地关注通用技术问题，可以专心地探索封装元胞自身带来的结构布局、模块制备、等效参数获取等挑战。因此如何合理的划分封装元胞模块、准确获取封装元胞材料/结构属性成为亟待解决的问题。
[0004]目前，封装元胞的概念还暂未被应用，典型模型还仅是假设对微小特征结构的忽略，或者采用体积等效的方式；这样造成的结果是模型的准确性尤其是预测其可靠性时大打折扣。

技术实现思路

[0005]本专利技术涉及一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。
[0006]本专利技术涉及一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，包括：S1，获得含有通孔结构的封装元胞；S2，获取所述封装元胞的物理参数属性和结构属性；S3，对所述封装元胞施加载荷；载荷施加完成后得到该封装元胞各方向的应力应变曲线，通过最小二乘法拟合得到该封装元胞各项物理参数的各方向均质化等效参数。
[0007]作为实施方式之一，S1中，通过实验制备或模拟仿真的方式获得所述封装元胞。
[0008]作为实施方式之一，对于仿真建立的封装元胞，S3中，先确定该封装元胞模型的周期性边界条件，在此基础上再对所述封装元胞施加载荷。
[0009]作为实施方式之一，所述封装元胞的获得方式包括：在衬底上刻蚀通孔；通孔刻蚀完成后，沉积扩散阻挡层；再沉积金属铜，沉积完成后实现元胞表面的平坦化。
[0010]作为实施方式之一，所述衬底采用的材料为硅、玻璃、陶瓷或模塑料。
[0011]作为实施方式之一，S3中，施加载荷时，考虑所有材料的温度相关性，对整个封装元胞进行各温度范围内的周期性加载；其中，衬底材料为硅、玻璃或陶瓷时，温度加载范围
为
‑
45~400℃；衬底材料为模塑料时，温度加载范围为
‑
45~200℃。
[0012]作为实施方式之一，所述扩散阻挡层的材料包括Ta/TaN、Ti/TiN、Ru及其氮化物以及SiO
x
中的至少一种。
[0013]作为实施方式之一，所述封装元胞的物理参数包括弹性模量、泊松比、热膨胀系数、密度、导电参数和导热参数中的至少一种。
[0014]作为实施方式之一，S3中，基于得到的应力应变曲线，在不同方向上对所述封装元胞的热膨胀系数、弹性模量和泊松比进行计算，参数计算公式如下：E
x
=σ
x
/ε
x
，σ
x
=F
x
/A
yz
，ε
x
=ΔL
x
/L
x
；E
y
=σ
y
/ε
y
，σ
y
=F
y
/A
xz
，ε
y
=ΔL
y
/L
y
；E
z
=σ
z
/ε
z
，σ
z
=F
z
/A
xy
，ε
z
=ΔL
z
/L
z
；μ=ε
x
’
/ε
y
’
；CTE=ΔL/LΔT其中：L为所述封装元胞的长度，F为对所述封装元胞施加的应力载荷；A为所述封装元胞的横截面积；ΔL为所述封装元胞的长度变化值；ΔT为对所述封装元胞施加的温度载荷变化值；E为弹性模量；μ为泊松比；CTE为热膨胀系数。
[0015]作为实施方式之一，所述物理参数包括弹性模量时，具体地，首先对所述应力应变曲线进行线性拟合，得到不同温度下各方向的应力应变曲线，该应力应变曲线在不同温度下的曲线斜率为弹性模量，从而确定温度相关的弹性模量分布。
[0016]本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术中，对封装元胞施加力/热等载荷，采集整体模块的位移/热/力的结果数据，通过最小二乘法线性拟合计算得到均质化的等效各项异性的材料属性，得到不同方向上的物理参数，可以保证均质化等效参数的准确度，提高产品的可靠性。
[0017]本专利技术有效地解决现有技术中无法对微电子产品中典型特征结构简化处理的问题，能够有效地提高对微电子产品进行可靠性测试的效率，简化工作流程；相比于现有的处理方法，本专利技术更为合理，计算准确度更高，流程更为通用，且免去了各种似是而非的假设和复杂的数学推导，更容易让工程人员接受和掌握。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的封装元胞的示意图；图2为本专利技术实施例提供的封装元胞在不同温度时受载荷后的结果；图3为本专利技术实施例提供的封装元胞在不同温度时受载荷后经过线性拟合后的结果。
具体实施方式
[0020]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例
仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术实施例提供一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，包括：S1，获得含有通孔结构的封装元胞；S2，获取所述封装元胞的物理参数属性和结构属性；S3，对所述封装元胞施加载荷；载荷施加完成后得到该封装元胞各方向的应力应变曲线，通过最小二乘法拟合得到该封装元胞各项物理参数的各方向均质化等效参数。
[0022]其中，优选地，S1中，通过实验制备或模拟仿真的方式获得所述封装元胞。
[0023]在其中一个实施例中，所述封装元胞的获得方式包括：在衬底上刻蚀通孔；通孔刻蚀完成后，沉积扩散阻挡层；再沉积金属铜，沉积完成后实现元胞表面的平坦化。
[0024]上述衬底可以是方形衬底、圆形衬底等；上述扩散阻挡层可以采用化学或物理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于，包括：S1，获得含有通孔结构的封装元胞；S2，获取所述封装元胞的物理参数属性和结构属性；S3，对所述封装元胞施加载荷；载荷施加完成后得到该封装元胞各方向的应力应变曲线，通过最小二乘法拟合得到该封装元胞各项物理参数的各方向均质化等效参数。2.如权利要求1所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于，S1中，通过实验制备或模拟仿真的方式获得所述封装元胞。3.如权利要求2所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于，对于仿真建立的封装元胞，S3中，先确定该封装元胞模型的周期性边界条件，在此基础上再对所述封装元胞施加载荷。4.如权利要求1所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于，所述封装元胞的获得方式包括：在衬底上刻蚀通孔；通孔刻蚀完成后，沉积扩散阻挡层；再沉积金属铜，沉积完成后实现元胞表面的平坦化。5.如权利要求4所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于：所述衬底采用的材料为硅、玻璃、陶瓷或模塑料。6.如权利要求5所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于，S3中，施加载荷时，考虑所有材料的温度相关性，对整个封装元胞进行各温度范围内的周期性加载；其中，衬底材料为硅、玻璃或陶瓷时，温度加载范围为
‑
45~400℃；衬底材料为模塑料时，温度加载范围为
‑
45~200℃。7.如权利要求4所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于：所述扩散阻挡层的材料包括Ta/TaN、Ti/TiN、Ru及其氮化物以及SiO
x
中的至少一种。8.如权利要求1所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理方法，其特征在于：所述封装元胞的物理参数包括弹性模量、泊松比、热膨胀系数、密度、导电参数和导热参数中的至少一种。9.如权利要求8所述的基于通孔结构的封装元胞均质化等效处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗兆，
申请(专利权)人：湖北芯研投资合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：