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集成电路封装是半导体产业链核心环节之一,随着集成电路工艺迅速发展,集成电路封装成为了制约集成电路性能的瓶颈。圆片级封装(Wafer Level Package, WLP)以圆片为加工对象,同时对圆片上众多芯片进行封装、老化、测试,最后切割成单个器件,生产成本大幅度下降,具有封装尺寸小、数据传输稳定性高、散热性能好等许多优点。WLP技术虽然大大提高了器件性能,但是还存在诸如焊球节距大、I/O接口少等问题,限制了其在性能要求较高电子产品上的应用。日前WLP主要应用在便携式电子产品中,其在跌落、温度循环等环境下的可靠性越来越受到重视,因此通过力学和热学可靠性试验对几种不同参数WLP器件进行可靠性研究,有助于了解WLP产品的失效机理和建立相应的可靠性数据库。本文将WLP器件组装到PCB (Printed Circuit Board, PCB)基板上,对样品进行了板级跌落试验、温度循环、热冲击三种可靠性试验。对在可靠性试验中出现失效的样品通过X-ray、Cross-Section和SEM等手段进行了失效分析,讨论了几种可靠性试验中WLP失效的机制,并提出了相应的解决方案。根据JEDEC板级跌落试验标准对键合完好的不同参数条件样品进行条件为l500G,0.5ms的跌落试验,利用高速数据采集设备对菊花链电阻进行实时监控,观察瞬态失效。利用Weibull统计方法分析样品失效寿命,并对静态失效样品进行失效分析,得出不同参数条件如节距、焊球尺寸、焊盘工艺等与可靠性和失效机理的关系。研究发现芯片与基板之间的连接是整个WLP体系中的薄弱环节,使用底部填充料可以缓冲跌落过程中的应力,WLP焊接可靠性得到改善。根据JEDEC相关标准对WLP样品进行温度区间同为-55℃-125℃的温度循环、热冲击试验,研究WLP在两种试验条件下的可靠性,并对失效样品进行失效分析,比较两者失效寿命、失效模式的区别。结果表明温度循环失效寿命较高,两者都有相同的3种失效模式,由于温度循环和热冲击在温度变化剧烈程度的区别,硅片的裂纹和Al布线断裂这类失效模式更多的发生在热冲击试验中。结合有限元模拟的相关文献结果,进一步讨论了失效机理以及两种温度试验之间的关系。