[发明专利]FCCSP封装材料优化设计方法

说明书

本发明提供一种FCCSP封装材料优化设计方法，包括步骤：S1：根据FCCSP的几何信息，建立FCCSP几何模型，进行稳态热力学分析；S2：对稳态热力学分析结果进行处理，提取待优化的材料参数建立优化模型；S3：确定遗传算法的选择、交叉和变异算子，设定种群规模、最大迭代次数、交叉概率和变异概率的参数值，在MATLAB编写遗传算法程序，调用APDL建立的模型进行有限元仿真，以芯片角点处的翘曲值作为适应度进行优化；S4：根据优化结果建立基于最优材料参数组合的FCCSP封装模型。本发明的一种FCCSP封装材料优化设计方法，以降低封装结构翘曲的角度出发，从全局视野推算出不同材料体系间的最优匹配组合范围。

技术领域

本发明涉及电子封装材料优化技术领域，尤其涉及一种FCCSP封装材料优化设计方法。

背景技术

FCCSP，全称为：Flip-Chip Chip Scale Package，即倒装芯片封装，是采用CSP封装格式的倒装芯片解决方案，具有体积小、电性能好，散热性能好等优点。FCCSP的结构往往由不同材料制成，在回流焊过程中，由于温度的变化，不同材料之间热膨胀系数和杨氏模量的差异会导致封装体的翘曲，严重时可能引发芯片裂损，材料分层，产品外部平面度异常等一系列问题，因此有必要对材料的热膨胀系数及杨氏模量进行匹配优化。

目前国内外关于材料匹配问题的研究主要针对于几种不同材料的性能对比，或者仅针对某一材料参数进行仿真研究。这些优化方法具有一定的局限性：受限于有限的离散结果，优化结论缺乏准确性；全局寻优能力不足，限制了材料参数的优化效率。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种FCCSP封装材料优化设计方法，以降低封装结构翘曲的角度出发，从全局视野推算出不同材料体系间的最优匹配组合范围。

为了实现上述目的，本发明提供一种FCCSP封装材料优化设计方法，包括步骤：

S1：根据FCCSP的几何信息，建立一FCCSP几何模型，模拟回流焊过程的温度变化，对所述FCCSP几何模型进行稳态热力学分析；

S2：对所述FCCSP几何模型的所述稳态热力学分析结果进行处理，提取待优化的材料参数建立一优化模型；

S3：确定遗传算法的选择、交叉和变异算子，根据所述优化模型设定种群规模、最大迭代次数、交叉概率和变异概率的参数值，在MATLAB编写遗传算法程序，调用APDL建立的模型进行有限元仿真，以芯片角点处的翘曲值作为适应度进行优化，并输出优化结果；

S4：根据所述优化结果建立基于最优材料参数组合的FCCSP封装模型。

优选地，所述S1步骤进一步包括步骤：

S11：根据所述FCCSP的几何信息，使用APDL建立四分之一的所述FCCSP几何模型；

S12：采用四面体单元对所述FCCSP的焊球层进行网格划分，采用六面体单元对所述FCCSP的其余部分进行网格划分；

S13：模拟回流焊过程的温度变化，以环氧树脂后固化温度为零应力应变点，对所述FCCSP几何模型进行稳态热力学分析。

优选地，所述S2步骤进一步包括步骤：

S21：选取某一温度下的FCCSP芯片角点处翘曲值U_die作为目标函数；

S22：根据所述目标函数，选择对应的设计变量；

S23：确定所述设计变量的取值范围，建立如公式(1)的优化模型；