《面向系統級封裝的三維大跨度引線成形動力學過程研究》是依託中南大學，由王福亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向系統級封裝的三維大跨度引線成形動力學過程研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王福亮
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
系統級封裝(SiP)是面向未來高性能積體電路的先進封裝技術，三維大跨度引線成形是實現SiP疊層晶片與基板互連的關鍵之一。針對SiP大跨度引線離面擺動大導致短路、劈刀軌跡複雜導致速度慢/一致性差的現狀，本項目提出通過外場能量形成折點的新原理，以及基於新原理的引線構型設計和三維大跨度穩定快速引線新方法。.擬研究微米尺度、毫秒時空條件下的精確外場施加方法；外場作用下引線微觀結構、力學特性的演變規律；基於高速攝像研究新型外場作用下的折點形成過程、引線構型過程，獲得引線大變形過程的唯象描述，建立三維引線成形過程的本徵動力學或表觀動力學模型，形成面向SiP的三維引線構型設計方法；建立三維大跨度引線成形過程的非線性有限元動力學模型，獲得引線中應力/應變等物理量分布，研究引線成形過程的幾何/材料/結構/動力學耦合機理。通過上述研究，形成面向SiP的穩定、快速大跨度引線成形新原理、新方法。
結題摘要
系統級封裝(SiP)是面向未來高性能積體電路的先進封裝技術，三維大跨度引線成形是實現SiP 疊層晶片與基板互連的關鍵之一。本項目針對三維大跨度引線成形方法，進行了系統研究。主要研究進展如下： （1）構建了熱超聲三維引線鍵合實驗平台和高速攝像觀測系統，設計基於Matlab的高速攝像視頻處理方法，實驗研究了劈刀軌跡對引線成形過程的影響。發現了引線弧線的形狀主要受折點位置、數量及其變形程度的影響，劈刀軌跡需要精心設計，以實現特定位置、特定變形的折點，來形特定的弧線；折點的形成是引線成形的核心之一。 （2）建立了基於ANSYS/LSDYNA的三維引線成形過程動力學仿真模型，發現了引線成形過程中劈刀軌跡、劈刀速度、引線材料等關鍵因素對引線弧線形狀的影響規律。發現當折點中心的塑性應變均小於0.08時會形成一個彈性核，從而為弧線能夠提供剛度和抗下垂/擺動阻力；材料屬性參數主要影響了折點I的塑性變形，對摺點的數量和位置幾乎沒有影響。 （3）建立了基於可變長度link-spring（VLLS）模型的引線成形過程動力學仿真模型，實現了複雜引線成形過程的快速準確預測。獲得了折點形成過程中引線中彎矩的分布及其變化過程，發現形成折點所需的彎矩為100 mN•µm量級；VLLS模型可以實現具有4-5個折點的複雜引線的成形過程仿真，仿真的結果與實驗結果、有限元仿真結果接近，誤差小於5%；但是計算效率大幅度提高，計算時間減小到2小時以內（台式PC機）。 （4）開發了基於ANSYS- LSDYNA的三維引線成形過程仿真與引線弧線設計軟體平台，實現了所見即所得的弧線設計過程；發明了利用擋塊形成折點的快速成弧新方法，並據此設計出新的n-loop弧線。相比M弧線，可以減少一半的成弧時間，大大提高單位小時內成弧數量。成弧支撐點的位置可以顯著的改變靠近第二焊點的折點II的位置且不會影響這個弧線的高度。 主要研究成果包括：在微電子封裝頂級SCI刊物發表論文15篇；授權發明專利2項；培養碩士研究生3人、博士研究生1人。參加國際學術會議2次，並就三維引線成形“Experimental and modeling study of looping process in thermosonic wire bonding”做分會主題報告1次。
