IC Packaging Analysis

              Solution to integrated circuit package design and failure analysis: ⑤ Thermal stress on package lead-out terminals Δα, ΔT thermal mismatch between package and PCB Reduce Δα, change material Ceramic package TCE≈6×10-6/℃ Plastic package TCE≈（12～26）×10-6/℃ PCB TCE≈16×10-6/℃ The stress caused will act on each lead-out terminal of surface mount device (SMD): BGA, CSP soldering point SOP, QFP lead and soldering point. The lead material should be low Young\'s modulus material Ecu < E4J42 Geometric size: increase support height, reduce lead thickness. For BGA, CSP and other low support height packages, lower filler should be used. 12 Figure 4-12 Finite element simulation of stress on wing lead Figure 3-133 Main failure modes caused by package 4 Figure 3-14 Failure modes of flip chip during temperature cycling with or without underfill Cross-sectional SEM image of solder joint cracks at the edge of flip chip package without underfill. This flip chip is a failed sample in the thermal cycle test. Solder ball cracks (on the edge) without underfill 5 61 3. Package thermal-mechanical design It includes: (1) Structural design (2) Material (optimization) design (3) Process optimization design (4) Guide to reasonable use 78 The following takes the design of a HIC power metal shell as an example and uses the finite element method for computer simulation: The optimization criteria are: small residual stress, small subsequent use stress, small deformation, process achievable, and improved yield rate. Structural design: Shape: setting absorption grooves, ear area position and lead position selection, geometric dimensions; maximum line length and thickness optimization, lead insulator structure selection and position optimization. Material selection: oxygen-free copper substrate - Kovar sealing frame - steel cap, semi-hard high-conductivity oxygen-free copper - steel sealing frame - steel cap. Kovar lead - hard glass - steel ring; 4J50 lead - iron-sealed glass - steel ring Considering the temperature repetition (cooling - heating up during use - cooling) >900 ~ 400℃ room temperature target: small system residual stress, small maximum deformation (arch height), can be manufactured, low cost. Simulation results: 910 shape: absorption groove, which can significantly reduce stress and deformation; the lead insulator should be flat at the bottom, not concave at the bottom and convex at the top; the height of the lead insulator should be...