电子封装力学

电芯封装强度计算公式随着电动汽车、无人机、智能手机等电子产品的快速发展，锂离子电池作为一种高能量密度、轻量化的能源储存装置，得到了广泛的应用。

而电芯的封装强度是评价电池安全性和可靠性的重要指标之一。

在电芯设计和生产过程中，准确计算电芯封装强度对于提高电池的安全性和性能至关重要。

电芯封装强度计算公式是通过对电芯封装结构和材料力学性能的分析，得出的用于计算电芯封装强度的公式。

在实际应用中，通过该公式可以快速、准确地评估电芯封装结构的强度，为电芯设计和生产提供重要的参考依据。

电芯封装强度计算公式通常包括以下几个方面的内容：1. 电芯封装结构参数，包括电芯封装壳体的几何尺寸、材料参数、连接方式等。

这些参数对于电芯封装结构的强度具有重要影响，需要在计算公式中进行合理的考虑和处理。

2. 材料力学性能参数，包括电芯封装材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性能参数。

这些参数是计算电芯封装强度的重要基础，需要根据实际材料的性能数据进行确定。

3. 应力分析和计算方法，通过对电芯封装结构受力情况的分析，确定合适的应力计算方法。

常见的方法包括有限元分析、解析计算、试验验证等。

在实际应用中，电芯封装强度计算公式可以根据具体的电芯封装结构和材料参数进行调整和优化，以满足不同场景下的需求。

同时，为了提高计算的准确性和可靠性，还需要对计算结果进行实验验证和模拟分析。

电芯封装强度计算公式的应用可以带来以下几方面的重要意义：1. 优化电芯封装结构设计，通过对电芯封装强度的计算，可以及时发现和解决电芯封装结构设计中存在的问题，提高电池的安全性和可靠性。

2. 提高电芯生产效率，合理的电芯封装强度计算可以帮助生产厂家提前发现潜在的生产问题，避免因为设计不合理导致的生产事故和质量问题。

3. 降低电芯生产成本，通过准确计算电芯封装强度，可以避免过度设计和浪费材料，降低生产成本。

总之，电芯封装强度计算公式是评估电芯封装结构强度的重要工具，对于提高电池的安全性和可靠性具有重要意义。

DOI: 10．13290/j．cnki．bdtjs．2014．03．011IC封装成型过程关键力学问题张锋 1 ，曹阳根1 ，杨尚磊1 ，陆美华 2 ，王广卉1 ( 1.上海工程技术大学材料工程学院，上海201600; 2.上海伊诺尔信息技术有限公司，上海201100)摘要: 随着电子行业的发展，对I C 封装过程中的Au丝变形提出越来越严格的要求，不能出现断Au丝、露Au丝以及Au丝与芯片接触的现象。

基于Ans y s/W o rkbench有限元分析软件，将流场与压力场进行耦合，针对在不同注塑压力下，对同一条带YOA2的A u丝进行应力变形分析，并且用X射线对封装后的模块进行检测。

模拟结果与检测结果相比较表明: 当注塑压力从6 M Pa增大到8M Pa时，Au丝变形量只增大了16μm，而且Au丝变形与压力呈线性关系。

采用X射线检测与C AE技术相结合，研究封装过程中Au丝受力变形，并提出相应改进方案，对改善Au丝变形具有一定意义。

关键词: I C 封装; 计算机辅助工程( C AE) ; 压力; 金线偏移中图分类号: T N405文献标识码: A文章编号: 1003－353X ( 2014) 03－0210－04C r i t ical Mechanical P r oblems of I C Packag Molding P r ocessZ han g Fen g1 ，C a o Yan gg en1 ，Yan g S han g lei1 ，L u M eihua2 ，Wan g Guan g hui1( 1. S c h o o l o f M a te r i a l E ng i n ee r i ng，Shangha i U n i ve r s i t y o f E ng i n e e r i ng S c i e n ce，Shangha i 201600，Ch i na;2. Shangha i E te rna l Inf o r m a t i o n T e c hn o l o gy C O．，LTD．，Shangha i 201100，Ch i na)Abs tr ac t: With the de v el o pment of the electr o nics industr y，m o re strict requirements are put fo r- w ard o n the go ld w ire de fo rmati o n in the pr o cess of inte g rated circuit ( I C) assembl y．T he f racture，bare- ness and c o ntact w ith the chip of go ld w ires are fo rbidden．B ased o n f inite element anal y sis s of t w are An- s y s/W o rkbench，the f l ow f ield and pressure f ield w ere c o upled t o anal yz e the de fo rmati o n of the go ld w ire under di ff erent injecti o n pressures o n the same strip YOA2，and the I C packa g es m o dule w ere tested b y X-ra y． By c o mparin g of the simulati o ns and the tests，the results sh ow that the de fo rmati o n of the go ld w ire increases o nl y 16μm w hen the injecti o n pressure increases f r o m6×106 Pa t o 8×106 Pa，and t he go ld w ire de fo rmati o n has a linear relati o n w ith the pressure．Usin g X-ra y testin g and C AE techn o l ogy t o stud y the de fo rmati o n of go ld w ire in the packa g in g pr o cess，and the impr ov ement pr o ject w as put fo r- w ard，bein g of g reat si g ni f icance t o im pr ov e the de fo rmati o n of go ld w ire．Key wo r ds: I C packa g e; c o mputer aided en g ineerin g ( C AE) ; pressure; go ld w ire-s w eepEEA CC: 2550F0 引言随着当代科技的超速发展，微电子封装与可靠性的研究显得尤为重要，封装测试［1］与I C 设计和芯片制造的格局也正不断优化，形成了三业并举、协调发展的格局。

材料力学在微电子器件封装中的应用研究基于当代科技的迅猛发展，微电子器件封装一直是电子工程领域的重要研究方向。

材料力学作为一门研究物质的力学特性和性能的学科，对于微电子器件封装的应用有着重要的意义。

本文将从理论基础、封装材料强度设计和热应力分析等方面，探讨材料力学在微电子器件封装中的应用研究。

首先，材料力学提供了微电子器件封装中材料的力学性能研究的理论基础。

微电子器件封装中的材料往往需要具备良好的强度和刚度，以保证器件在工作过程中的稳定性和可靠性。

通过材料力学的基本理论，我们可以分析材料的力学特性，例如材料的应变-应力关系、材料的断裂行为等。

这些理论分析为封装材料的选取、设计和优化提供了重要的依据。

其次，材料力学在微电子器件封装中的应用研究中，重要的一个方向是封装材料强度设计。

因为微电子器件封装通常要求在使用过程中能够承受一定的机械载荷，如振动、冲击等。

因此，在选取封装材料时，需要考虑材料的强度特性。

通过材料的力学性能测试和数值模拟分析，可以确定材料的强度参数，如屈服强度、断裂韧性等，并对不同材料进行对比和评估，以选择合适的封装材料。

此外，热应力分析也是材料力学在微电子器件封装中的重要应用之一。

在微电子器件封装过程中，常常面临着温度变化引起的热应力问题。

由于封装材料的热膨胀系数与封装中的其他材料不完全匹配，随着温度的变化，会产生不可避免的热应力。

这些热应力可能导致封装材料的开裂、破裂等问题，严重影响器件的可靠性。

因此，通过材料力学的理论分析和数值模拟，可以预测和评估热应力的分布，并优化封装结构，减小热应力的影响。

总而言之，材料力学在微电子器件封装中的应用研究对于提高封装材料的可靠性和性能至关重要。

通过材料力学的理论基础、封装材料强度设计和热应力分析等方面的研究，可以指导封装材料的选取、设计和优化，提高微电子器件封装的质量和可靠性。

未来，随着科学技术的不断进步，材料力学在微电子器件封装中的应用研究将会进一步深入，为微电子器件的发展和应用提供更好的支持。

封装设计中的力学仿真与评估关键信息项：1、封装设计的规格和要求2、力学仿真的方法和参数3、评估的标准和指标4、仿真结果的验证和确认5、责任和义务的划分6、保密条款7、知识产权归属8、协议的变更和终止条件9、争议解决方式1、协议背景11 本协议旨在规范封装设计过程中的力学仿真与评估工作，确保设计的可靠性和性能满足预期要求。

2、封装设计规格和要求21 明确封装设计的具体规格，包括尺寸、形状、材料等。

211 详细描述封装在使用环境中的工作条件和性能要求。

212 规定封装所应承受的力学载荷类型和大小。

3、力学仿真方法和参数31 确定采用的力学仿真软件和工具。

311 详细说明仿真中所使用的物理模型和数学算法。

312 设定仿真的边界条件和初始条件。

4、评估标准和指标41 制定用于评估封装设计的力学性能的标准和指标，如强度、刚度、疲劳寿命等。

411 明确各项指标的合格阈值和可接受范围。

5、仿真结果的验证和确认51 规定对仿真结果进行验证的方法和流程。

511 对比仿真结果与实际测试数据，确保其准确性和可靠性。

512 如有偏差，分析原因并采取相应的改进措施。

6、责任和义务的划分61 明确双方在封装设计、力学仿真和评估过程中的责任和义务。

611 一方负责提供准确的设计需求和相关数据，另一方负责按照要求进行仿真和评估工作。

612 对于因一方过错导致的问题，应承担相应的责任和损失。

7、保密条款71 双方应对在协议执行过程中获取的涉及封装设计的技术秘密和商业机密予以保密。

711 未经对方书面同意，不得向任何第三方披露或使用相关保密信息。

8、知识产权归属81 明确在协议履行过程中产生的与封装设计、力学仿真和评估相关的知识产权归属。

811 如涉及共同开发的成果，应约定双方的权益分配方式。

9、协议的变更和终止条件91 规定协议变更的程序和条件。

911 明确协议终止的情形，如完成约定的工作、一方违反协议等。

10、争议解决方式101 约定在协议执行过程中如发生争议，双方应首先通过友好协商解决。

电子封装材料的力学行为分析电子封装材料在电子设备中起着至关重要的作用。

它们不仅用于保护电子器件免受外界环境的影响，还能提供结构强度和导热性能。

为了确保电子器件的可靠性和长寿命，对电子封装材料的力学行为进行分析是必不可少的。

1. 电子封装材料的应力分析在电子器件中，电子封装材料承受各种载荷，如热应力、机械应力和电热应力等。

这些应力会对材料的性能和可靠性产生重要影响。

因此，分析电子封装材料的应力分布和应力传递是非常关键的。

2. 电子封装材料的应变分析电子封装材料在使用过程中会受到应变的影响。

应变分析可以帮助我们了解材料在外力作用下的变形情况，并对其可靠性进行评估。

此外，还可以通过应变分析来优化设计和制造工艺，提高电子器件的性能。

3. 电子封装材料的疲劳行为分析电子器件的长期使用过程中，电子封装材料会遭受重复加载，导致疲劳损伤。

疲劳行为分析可以帮助我们预测材料的寿命，并采取相应的措施延长其使用寿命。

这对于提高电子器件的可靠性至关重要。

4. 电子封装材料的断裂行为分析电子封装材料的断裂行为分析可以帮助我们了解材料的破坏机制，并评估其强度和韧性。

通过预测和控制断裂行为，可以提高电子封装材料的可靠性和耐久性。

5. 电子封装材料的热行为分析在电子设备中，电子封装材料还需要具备良好的导热性能，以确保器件正常工作。

热行为分析可以帮助我们了解材料在高温环境下的性能表现，并指导材料的选择和设计。

6. 电子封装材料的界面行为分析电子封装材料存在着与其他部件的界面接触，这对材料的性能和可靠性产生重要影响。

界面行为分析可以帮助我们了解材料在界面上的行为，并优化材料的界面设计，提高电子器件的性能和可靠性。

总结：电子封装材料的力学行为分析对于确保电子器件的可靠性和长寿命至关重要。

通过应力、应变、疲劳、断裂、热和界面行为的分析，可以更好地了解材料的性能和行为，并指导材料的选择、设计和制造。

只有通过深入的力学行为分析，我们才能不断提高电子封装材料的性能和可靠性，为电子设备的发展做出贡献。

电子封装技术相关知识介绍引言电子封装技术是微电子工艺中的重要一环，通过封装技术不仅可以在运输与取置过程中保护器件还可以与电容、电阻等无缘器件组合成一个系统发挥特定的功能。

按照密封材料区分电子封装技术可以分为塑料和陶瓷两种主要的种类。

陶瓷封装热传导性质优良，可靠度佳，塑料的热性质与可靠度虽逊于陶瓷封装，但它具有工艺自动化自动化、低成本、薄型化等优点，而且随着工艺技术与材料的进步，其可靠度已有相当大的改善，塑料封装为目前市场的主流。

封装技术的方法与原理塑料封装的流程图如图所示，现将IC芯片粘接于用脚架的芯片承载座上，然后将其移入铸模机中灌入树脂原料将整个IC芯片密封，经烘烤硬化与引脚截断后即可得到所需的成品。

塑料封装的化学原理可以通过了解他的主要材料的性能与结构了解。

常用塑料封装材料有环氧树脂、硅氧型高聚物、聚酰亚胺等环氧树脂是在其分子结构中两个活两个以上环氧乙烷换的化合物。

它是稳定的线性聚合物，储存较长时间不会固化变质，在加入固化剂后才能交联固化成热固性塑料。

硅氧型高聚物的基本结构是硅氧交替的共价键和谅解在硅原子上的羟基。

因此硅氧型高聚物既具有一般有机高聚物的可塑性、弹性及可溶性等性质，又具有类似于无极高聚物——石英的耐热性与绝缘性等优点。

聚酰亚胺又被称为高温下的“万能”塑料。

它具有耐高温、低温，耐高剂量的辐射，且强度高的特点。

塑料封装技术的发展塑封料作为IC封装业主要支撑材料，它的发展，是紧跟整机与封装技术的发展而发展。

整机的发展趋势：轻、小（可携带性）；高速化；增加功能；提高可靠性；降低成本；对环境污染少。

封装技术的发展趋势：封装外形上向小、薄、轻、高密度方向发展；规模上由单芯片向多芯片发展；结构上由两维向三维组装发展；封装材料由陶封向塑封发展；价格上成本呈下降趋势。

随着高新技术日新月异不断发展对半导体应用技术不断促进，所以对其环氧封装材料提出了更加苛刻的要求，今后环氧塑封料主要向以下五个方面发展：1 向适宜表面封装的高性化和低价格化方向发展。

电子封装技术专业电子封装技术专业简介电子封装技术是一种较为新兴的技术，它主要指封装和封装辅助技术，在电子元器件制造和装配中起到十分重要的作用。

电子封装技术是一项综合的、技术含量高的技术，由于电子封装技术对于电子元器件的性能、可靠性和应用范围都有明显的影响，因此，它受到了广泛的关注和重视。

电子封装技术的主要作用是将电子元器件封装成一个完整的结构，以便于使用和维护。

电子封装技术的主要目的是在保证电子元器件性能的前提下，增强元器件的强度和可靠性。

其技术内容主要包括封装和封装辅助技术两个方面。

1、电子封装技术的封装技术封装技术是电子封装技术中的核心技术，它是将电子元器件包装成一个结构的过程。

封装技术的主要作用是保护元器件、维护元器件性能和延长元器件的寿命。

封装技术的核心就是电子元器件的包装，这是保证元器件长期运行的重要一环。

电子封装技术的封装技术主要包括以下几种封装方式：1.1、引出式封装技术：引出式封装技术是将电子元件用金属引线连结到铅框、金属盖或其他载体上，以完成引出电流的操作。

这种技术被广泛应用在电子元器件制造和装配中，如集成电路、二极管、三极管等元器件。

1.2、表面贴装封装技术：表面贴装封装技术是一种现代的元器件封装技术，它是将电子元器件（如集成电路）直接安装在PCB板上的一种技术，以便于与其他元器件连接。

表面贴装技术具有体积小、重量轻、高密度、速度快等特点。

1.3、立式封装技术：立式封装技术是一种将电子元器件安装在直插式孔内的技术，主要适用于一些大功率元器件。

1.4、球格型阵列封装技术：球格型阵列封装技术又称为BGA封装技术，是一种高密度的表面贴装封装技术。

它采用的是大球格器件，能够实现高密度封装，在高速运行的电路系统中非常准确和可靠。

2、电子封装技术的封装辅助技术封装辅助技术是电子封装技术中对封装技术提供的辅助技术。

这种技术的主要作用是提高封装技术的效率，改善电子元器件的性能和可靠性。

封装辅助技术包含以下几个方面。

复旦大学硕士学位论文球栅阵列BGA封装焊球的力学可靠性分析及预测姓名：祁波申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：王家楫20070425复日大学１＝掌硕』＋学位论空区。

整个回流焊时间约７至８分钟。

样品的冷却在常温下进行。

２．４，２ＳＭＴ后Ｂ６Ａ封装样品的检测ＢＧＡ样品完成ＳＭＴ后，须进行电学性能测试、Ｘ－ｒａｙ观察等ＳＭＴ后检测工作，检查样品回流焊的质量，是否有桥接、未对准、开焊、焊球丢失等缺陷，检测合格的样品才能进行下面的可靠性力学试验。

１１电学检测用ＰＣ９Ｄ型数字微欧姆计测量ＢＧＡ样品的焊球串联电阻值，检验ＢＧＡ焊点的ｄａｉｓｙ．ｃｈａｉｎ串联情况，确保ＢＧＡ焊球都与其对应ＰＣＢ板焊盘具有良好的电气连接。

２）ＯＭ检测并从ＳＭＴ合格的ＢＧＡ样品中，选取ＰｂＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ样品各一个作为试验的原始参照样品。

对其进行ｃｒｏｓｓ．ｓｅｃｔｉｏｎ分析（见图２．７），观察ＢＧＡ封装焊点．ＰＣＢ板间的互连结构、焊料与ＰＣＢ板Ｃｕ焊盘的浸润情况，并对焊点的形状及尺寸进行测量，为后期计算机模拟提供试验参数依据。

图２．７ＢＧＡ焊点．ＰＣＢ板间互连结构的ＯＭ图（左ｌｇｌｘｌ００，右１蛩ｘ２００）３１Ｘ—ｒａｙ透射显微镜检测由于ＢＧＡ器件的焊球在封装体的下面，回流焊到ＰＣＢ板后，传统的ＯＭ仅能对其外围焊球情况进行观察，要判断ＢＧＡ内部的焊接质量，就必须使用Ｘ－ｒａｙ透射显徼镜（见图２．８）。

ａ．良好的焊点对准情况ｂ．部分焊点未对准图２．８ＢＧＡ封装所有焊点的Ｘ－ｒａｙ图第三章可靠性试验的结果及焊点失效分析染色的焊球样品照片。

图３．３显示了拉断后ＰＣＢ焊接界面的断口形貌。

图３．２３６００９跌落失效焊球荧光染色照片图３．３拉断后ＰＣＢ焊接的断口形貌由图中观察到，焊点断口出出现条状的疲劳条纹，同时呈现出被荧光染色剂渗透的结果。

说明ＢＧＡ焊点与焊盘之间存在缝隙，染色剂才会渗透进去；另一方面拉脱元件时，其脱落位置除了少数为ＢＧＡ焊盘断裂外，大部分均脱落在ＢＧＡ焊球与ＰＣＢ焊盘的界面，这初步说明ＰＣＢ焊盘的焊接强度不够理想，在一定程度的外界应力作用下会产生裂纹。

一、电子封装的功能及类型半导体微电子技术为现代科技、军事、国民经济和人们的日常工作与生活开创了前所未有的发展基础和条件，一直保持着良好的发展势头，半导体工业的年产值一般均以10以上的速度逐年递增。

电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生，伴随其发展而发展，最终发展成当今的封装行业。

在电子技术日新月异的变化潮流下，集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展，因而对集成电路的封装也提出了愈来愈高的要求。

中国环氧树脂行业协会专家说，而集成电路封装技术的进步又极大地促进了集成电路水平的提高，深刻地影响着集成电路前进的步伐。

半导体芯片只是一个相对独立的个体，为完成它的电路功能，必须与其他芯片、外引线连接起来。

由于现代电子技术的发展，集成度迅猛增加，一个芯片上引出线高达千条以上，信号传输时间、信号完整性成为十分重要的问题。

集成度的增加使芯片上能量急剧增加，每个芯片上每秒产生的热量高达10J 以上，因而如何及时散热使电路在正常温度下工作，成为一个重要问题。

有些电路在恶劣的环境水汽、化学介质、辐射、振动下工作，这就需要对电路进行特殊的保护。

由此可见要充分发挥半导体芯片的功能，对半导体集成电路和器件的封装是必不可少的。

电子封装的四大功能为：①为半导体芯片提供信号的输入和输出通路；②提供热通路，散逸半导体芯片产生的热量；③接通半导体芯片的电流通路；④提供机械支撑和环境保护。

可以说，电子封装直接影响着集成电路和器件的电、热、光、力学等性能，还影响其可靠性和成本。

同时，电子封装对系统的小型化常起到非常关键的作用。

中国环氧树脂行业协会专家认为，集成电路和器件要求电子封装具有优良的电性能、热性能、力学性能和光性能，同时还必须具有高的可靠性和低的成本。

可以说，无论在军用电子元器件中，还是在民用消费类电路中，电子封装都有着举足轻重的地位，概括起来即基础地位、先行地位和制约地位。

集成电路越发展越显示出电子封装的重要作用。