サブモデリングシミュレーションによるガラスインターポーザーの熱圧着エポキシ樹脂成形体の信頼性評価

Reliability Assessment of Thermocompressed Epoxy Molding Compound through Glass via Interposer Architecture by the Submodeling Simulation Approach.

抄録

ガラスインターポーザーの構造およびその組み立てプロセスにおいて、熱圧着プロセスによる熱負荷や成形材料の収縮によるインターポーザー構造の機械的応答は、主要な信頼性問題とみなされている。ガラスインターポーザーには何千もの金属充填ビアが存在し、クラックの発生や車両全体の故障につながる潜在的なリスクとみなされている。本研究では、インターポーザーアーキテクチャのモデリングの複雑さと関連する収束の問題を克服するために、有限要素ベースのサブモデリング手法を実証しました。収束解析の結果、サブモデリングシミュレーション手法で安定した結果を得るためには、ローカルシミュレーションモデルに少なくとも4つのビアピッチ幅の領域が必要であることがわかった。熱圧着時の応力発生メカニズム、熱膨張係数のミスマッチ、キュアプロセスによる収縮を別々に調査した。臨界応力位置はチップ外周部であり、チップとガラスインターポーザーに発生した熱圧着時の最大第一主応力はそれぞれ34MPaと120MPaであった。

In glass interposer architecture and its assembly process, the mechanical responses of interposer structure under thermocompression process-induced thermal loading and generated shrinkage of molding material are regarded as a major reliability issue. Thousands of metal-filled via are involved in glass interposers and are regarded as a potential risk that can lead to cracking and the failure of an entire vehicle. In this study, a finite element-based submodeling approach is demonstrated to overcome the complexity of modeling and the relevant convergence issue of interposer architecture. Convergence analysis results revealed that at least four via pitch-wide regions of a local simulation model were needed to obtain the stable results enabled by the submodeling simulation approach. The stress-generation mechanism during thermocompression, the coefficient of thermal expansion mismatch, and the curing process-induced shrinkage were separately investigated. The critical stress location was explored as the outer corner of the chip, and the maximum first principal stress during the thermocompression process generated on the chip and glass interposer were 34 and 120 MPa, respectively.