集成电路封装可算性模拟分析

集成电路封装可靠性的研究方法分为两大类，即可靠性试验和计算模拟分析。

可靠性试验是指对集成电路封装或材料施加一定的应力，如电应力、热应力、机械应力等或其综合，检查受试样品的各项性能参数在应力作用下是否超出技术指标，从而判断集成电路的封装是否失效或可靠。

计算模拟分析一般是指基于集成电路封装可算性的基础理论方法，如热学电学、力学理论等，结合数值计算分析方法和计算机技术，通过大量计算来模拟集成电路封装在各种应力作用下的情况，进而分析其可靠性。常用的数值计算分析方法包括有限元（FE）法和有限差分（FD）法。常见的模拟分析软件有ANSYS Workbench、lcepak 等。

集成电路封装可靠性模拟分析方法一般用于产品设计、分析阶段，与可靠性试验相比，更加经济、灵活，可以快速、便捷地调整模型参数及相关条件，得到的结果直观、较全面，也可以节省大量的开发成本及缩短产品的开发周期．并可以对失效机理有更深人的认识。

利用各种模拟分析软件进行集成电路封装可靠性模拟分析的流程如下所述。

（1） 前处理：前处理是模拟分析的首要环节，主要是建立集成电路封装的模拟分析模型（包括几何模型），定义模型的材料属性、参数，进行单元划分，最后生成可以进行求解计算的模型。

（2）分析求解：分析求解是模拟分析的关键环节，—般包括确定可靠性分析的类型（如热、机械或综合)，设置分析求解的条件，选择合适的求解方法等。

（3）后处理：后处理是用因形、数据的方式显示数值计算的结果，以便进行判断分析，从而检测所建模型及分析求解的合理性。

寿命预测是集成电路封装可靠性研究的重要内容。疲劳破坏是集成电路封装失效的最主要形式，缺陷在热、机械、电磁或化学载荷作用下的萌生、聚集与长大，最后导致封装失效。集成电路封装寿命预测是在建立寿命预测模型的基础上，通过试验或理论分析等方法获得寿命预测模型的输人（如塑性变形蠕变变形、应变能密度），再通过寿命预测模型计算出;集成电路封装的寿命。

依照不同的力学表征参量，可将寿命预测模型主要分成以塑性变形为基础、以蠕变变形为基础 以能量参数为基础 、以断裂参量为基础的四类预测模型。其中，以塑性变形为基础的寿命预测模型主要着重于与时间无关的塑性效应；以蠕穸变形为基础的寿命预测模型则是考虑与时间相关的效应；以能量参数为基础的寿命预测模型考虑应力与应变的迟滞能量；以断裂参量为基础的寿命预测则依据断裂力学，计算裂纹的扩展，累积其过程所造成的破坏效应。

对集成电路封装进行寿命预测分析的主要方法有两种：实验的方法；数值模拟分析方法，即由计算机基于材料的本构模型进行有限元仿 真整个可靠性实验的过程，取得非线性分析结果，再选择相应的寿命预测模型计算其寿命。集成电路封装寿命预测的计算机模拟分析一般过程是：①计算机仿真软件模拟求解；② 从求解结果中得到主控力学参量（如累积的蠕变应变、累积的应变能密度等)；③选择寿命预测模型，代人主控力学参量进行寿命预测。

审核编辑：刘清