塑料封装可靠性问题浅析

塑料封装可靠性问题浅析

1、引言

塑料封装器件很容易由于多种原因而导致早期失效。这些缺陷产生的根源很多, 他们能够导致在塑封体各个部位产生一系列的失效模式和失效机理。缺陷的产生主要是由于原材料的不匹配、设计存在缺陷或者不完善的制造工艺。塑料封装器件同样也存在着非缺陷机理性失效, 比如PEM在空气中吸潮, 所吸收的潮气将会导致很多的问题出现, 包含在这一类失效中的就是所谓的磨损型失效机理。这些类型的失效在后面将会进行详细的论述。同时也将讨论避免产生缺陷的各种方法以及生产过程的优化和完善的设计。这些都是为了保证最后成品的质量和可靠性。

2、塑料封装器件的缺陷及其预防

有些缺陷很自然地归类于热机性能造成的, 而其他的缺陷通常和一些特殊的制成有关系, 比如芯片的制造、芯片的粘接、塑封、芯片的钝化、引线框架芯片基板的制造、焊丝或者后道成品包装。这些都将在下面的讨论中看到, 同时其中的某些缺陷在分类上还是相互交叉的。

2.1、热机缺陷

某些缺陷能够导致失效, 而这些缺陷都与热以及微观物质的移动有密切关系, 产生的主要原因就是环氧塑封料和不同接触界面材料的线膨胀系数不一致比如说, 当EMC固化时, 热收缩应力也随之产生这些应力将会导致巨大的拉伸和剪切应力, 作用于直接接触的芯片表面特别是在邑片的角部, 应力将会成几何级数增长, 很容易导致芯片薄膜钝化层或者芯片焊接材料以及, 芯片本身的破裂。这些应力同样也容易导致EMC和芯片/芯片基板/引线框架之间出现分层断裂以及分层将会导致电路断开、短路以及间歇性断路问题出现。同样它们也为潮气和污染源更容易进人塑封体内部提供了通路。

这些类型的缺陷可以通过以下措施来避免：在选择塑封料、引线框架、芯片焊接剂以及芯片钝化层的原材料时, 所有材料的线膨胀系数必须尽可能地相互匹配；芯片上部和下部塑封料的厚度应该尽可能地接近；尽量避免在设计和排版过程中出现边缘尖端以及尖角, 这样可以防止出现应力集中, 从而避免断裂的出现；最后, 提倡使用低应力塑封料以及低应力芯片焊接剂, 可以最大限度防止在封装的过程中出现多余应力。

2.2、芯片缺陷

芯片缺陷通常都是和半导体圆片制造以及塑料封装器件特有的缺陷（比如在应力作用下所产生的金属化分层以及钝化层破裂现象）有关系的。这里不再详细描述所有缺陷, 仅限于讨论对塑封体结构关系非常密切的缺陷以及塑封体独有的缺陷。

2.3、芯片粘接缺陷

出现在气密性封装的缺陷同样也会出现在塑料封装器件中。芯片和基板的粘接性能差, 在芯片焊接剂中去侣现气孔以及不完全充填等。这些缺陷通常都是因过程控制较差导致的, 比如不合适的材料制备以及固化等。它们会导致不均匀的热分配（局部过热），从而形成芯片分层或者芯片断裂。由于过热产生的应力或者内部开路会导致突变失效。此外, 气孔很可能为潮气以及污染源提供通路。

同样也存在着和塑封体独特的芯片粘接材料有关的缺陷。如果原材料的热膨胀系数和

芯片、芯片基板以及塑封体的热膨胀系数严重不匹配, 这样过余的应力在模压操作时就作用于芯片。此外, 一些聚合物芯片粘接剂在高湿环境下吸收了相当数量的潮气, 这将会导致塑封体断裂现象的出现。

2.4、封装缺陷

一般来说封装缺陷包括气孔、分层、芯片基板移动以及冲丝。芯片焊接温度。此外塑

封料本身也包含了一些杂质, 最关键的就是离子杂质和潮气以及能够形成腐蚀机理的化合物。

气孔是塑封结构中一个严重的问题。产生气孔的因素很多, 如封装压力的不足、塑封

料在进料口提前固化以及套筒中空气残留都会导致不完全充填或者是遍布塑封体的气孔。气孔为潮气和污染源的聚集提供了空间, 也降低了塑封体的热、电和机械性能。接近芯片及芯片基板位置的气孔会引起更严重的问题, 靠近芯片的气孔会影响芯片的散热性能, 这样就

会出现局部热量集中, 将会降低材料的电性能；接近芯片基板的气孔会让潮气很容易腐蚀毫无防护的铝布线。遍布于塑封体内部的众多小气孔将会增加塑封体的多孔性, 很容易导致由于吸潮而产生的各种失效。

随着半导体器件体积变得越来越小且越来越薄, 气孔就成为影响可靠性的最主要因

素。随着封装尺寸的收缩, 塑封体和芯片的尺寸比率变得越来越小, 这样如果气孔存在的话, 就会增加气孔处于重要区域的机率, 其后果就是增加了失效几率。界面粘接性差分层是另外一个比较严重的缺陷。分层产生的原因主要是引线框架的污染或者引线框架在焊接的时候由于温度过高而发生了氧化反应。它同样也可能是由于引线框架的应力释放或者添加过多的润滑剂而产生, 比如塑封料中的脱模成分。分层是潮气进入的一个主要起因, 并且会导致早期的塑封体失效。分层的发生位置主要是顺着引线方向以及芯片的表面, 沿着芯片的边缘到达塑封体边缘。芯片分层之所以引起关注, 主要是因为分层在芯片的边缘引起应力集中, 并且对芯片的特性造成损害。分层会导致一系列的失效模式, 包括塑封体断裂、腐蚀、金属化分层、焊球移动以及金丝断裂。这将会导致电性能失效、短路以及断路。

表面清洁是保证良好粘接性的一个基本要求。因此在制成的时候要注意避免引人杂质。此外, 应该避免过高的焊接温度并且在进行焊接操作时应当引人惰性气体加以保护, 这样

就能避免引线框架的氧化。同样塑封料中的粘接促进剂也对粘接有益。特殊的设计对引线框架和塑封料的粘接也起到了很重要的作用,包括定位带、定位孔以及表面纹理和表面凹坑等。

2.5、钝化层缺陷

一般的钝化层缺陷, 比如断裂、多孔以及粘接性差, 使得塑封体更容易失效。塑封料的收缩应力大于钝化层的强度时就会出现钝化层断裂。在双层镀金属系统上面的钝化层更容易破裂, 这是因为其几何外形和高度会导致更大的收缩应力。钝化层破裂将会导致开路、间断或者较高的漏电流。它同样和焊球的虚焊及剪切应力有关, 这是因为剪切应力集中在芯片的边缘, 会导致接近钝化层破裂区域的焊球对芯片造成损伤。

低应力塑封料的使用以及在芯片钝化层表面使用了弹性硅橡胶, 这些措施都极大地降低作用于芯片钝化层的应力。同样, 在芯片排版设计中, 一定要牢记尖角及边缘是应力集中的区域, 因此在这些地方应该避免设计活性的电路。vga线焊接。

2.6、引线框架/芯片基板缺陷

引线框架及芯片基板缺陷包括过蚀刻、压模缺陷、毛边、引线错位、引线断裂以及电镀时表面针孔。引线框架蚀刻过度或者在冲压时不平整, 会降低框架的强度, 在模压时容易出现一系列问题。过蚀刻产生的原因主要是磨损和掩模不重合,这对于细节距的引线框架来说是一个很严重的问题。因为为了保护引线通过的区域并且由于引线展弦比接近于1,通常引线框架都设计得非常薄。如果切割工具磨损,引线框架通常在加工以后会出现毛边现象,这就会引起塑封材料的分层并导致应力集中引起塑封体断裂。电镀膜上的针孔会导致焊接时出现浸润问题或引起框架腐蚀现象。对于芯片焊接温度vga线焊接方法。过蚀刻或者压延框架不正确会导致硬度变小,并且在塑封过程中更容易受到流动所产生的应力的冲击,高脚数细间距引线器件尤其要关注。流动时所产生的应力会使得引线偏离原来的连接方向,这就很容易在焊接到电路板上时出现问题。这些流动所产生的应力同样会移动芯片基板,其结果就是塑封整体外形变得不对称,会在塑封体内部残留一些不适当的应力。粘接芯片的芯片基板不再位于中心位置,将会缩短水分进人塑封体的路径。此外,芯片在基板上的任何移动都会导致芯片和框架之间的金丝绷紧, 导致金丝以及焊球上应力增大。

防止引线框架/芯片基板的缺陷主要有以下办法在框架制造时严格控制表面抛光、边缘抛光、残余应力以及精细的尺寸误差。光滑的表面将会有助于无缺陷电镀。当把引线框架放人模具型腔成型的时候,边缘抛光和制作材料尺寸精确在模封时对于确保框架的平整度很有好处。热退火工艺对于移出残余应力是十分有利的, 否则这种应力会导致内部引线脚排列的移动。

2.7、丝焊/金丝互联缺陷

PEM的金丝焊接金丝互联缺陷和陶瓷封装缺陷基本上都是一样的, 焊接板上的污染源或者处理过程不完善都会导致焊接不良。在应力的直接作用下就会出现虚焊、剪切以及碎裂。这种焊接失效机理在塑封体器件失效中经常看到, 这主要是因为在塑封过程中塑封料流经芯片表面时产生较大的应力。值得注意的是塑封料收缩应力以及后固化所残留的应力都会导致焊接失效以及电路断路。

完善的过程控制是十分重要的, 可以确保焊丝在起始的时候有足够的强度同样, 塑封料在模具中流动时对温度、私度以及流动速率的控制也一样重要, 建议使用低应力的塑封料。电路的设计应该避免局部应力过大。金丝本身很容易出现的一个问题就是冲丝现象。冲丝就是指在上面所说的流动应力的影响下, 在流动的方向上金丝所产生的永久变形或者位置移动。因此在模压时应该尽可能地完善过程控制将这种应力降至最低, 否则, 邻近的金丝可能相互接靠甚至造成金丝断开。在金丝焊接时避免了金丝过长或者金丝跨度过大, 就能够降低冲丝的危险性。

2.8、封装后的缺陷

当塑封体固化完成以后, 同样会有一定数量的缺陷发生。相比看vga线焊接。材料不良或者过程缺陷都会导致印字产生拖尾效应。这些印字会消失或者模糊不清, 从而造成产品制造商、器件号码、生产日期等的不可追溯。

3、与缺陷无关的失效机理和模式

并不是所有的塑封器件都一定会有相应的缺陷。缺陷或者设计不良都起着很敏感的作用, 而其他因素也一起加剧了诸如腐蚀这样的自然衰降过程。

3.1、腐蚀

所有封装好的器件都会从周围环境中吸收一定量的潮气, 如果吸收潮气过多, 将会导致一系列的问题。如果潮气中含有一系列的离子, 这就会出现芯片的金属化腐蚀现象。金属化腐蚀通常出现在焊球附近, 这些焊球通常都是裸露的以便进行焊丝。高温及高压通常能够加速这些机理的发生。由于潮气和离子的存在使得金丝间的内部连接同样容易受到腐蚀。杂质水解后产生的一些离子, 能够和焊球中的金铝共熔相中的铝发生反应。焊丝和芯片的金属化腐蚀失效模式包括电性能参数移动、过大的漏电流、短路以及断路。焊球的腐蚀可能不会直接导致失效, 但是会导致接触电阻的增大, 这很容易使得器件变得没有任何功能。腐蚀的基本原理如下:

对铝布线的腐蚀:

Al+4Cl →2AlCl +3e

2AlCl +6H O→2Al(OH) +6H 8Cl

对金属共熔物的腐蚀:

AuAl +6Br →Au+Al Br +6e

2Al+Au→AuAl

AuAl +Au→2AuAl

AuAl+Au→Au Al

2Au Al_Au→Au Al

应该采取一些措施来防止和腐蚀有关的失效发生,这些措施包括选择的塑封材料可水

解离子含量要少于10×10 ,寻找更适合的阻燃剂来取代嗅类阻燃剂, 在设计塑封料配方时要考虑使用离子捕捉剂来捕捉塑封料中的离子,而且也要充分考虑到塑封材料和引线框架之间的粘接性能以阻止潮气人侵, 用抗湿涂料比如硅树脂来密封焊球（这个过程应该在焊接以后封装以前进行）,并且在划片时应该严格控制磷的进人。

引线框架同样也容易由于受到腐蚀或者与应力有关的腐蚀造成断裂。引线框架镀层上的针孔、裂纹或者气孔都可能使框架金属与潮气以及污染源发生腐蚀。断裂在最后引线框架整理阶段同样也很容易出现。对于引线腐蚀来说最容易出现的地方就是塑封料和引线内部接触界面。这些失效可以通过在电镀以前合适的表面处理的技术,以及电镀过程中完善的过程控制和彻底的清洗操作来避免。此外,引线和塑封料之间粘接力的增强也是十分重要的,可以防止污染源进人,并且可以防止内部引线表面的腐蚀发生。

3.2、爆米花现象

塑封体在焊接到电路板上时, 所吸收的潮气将会导致一系列的严重问题。焊接过程中所产生的热量能够导致所谓爆米花现象。爆米花现象是一个术语, 就是用来描述PWB焊接时由于器件吸收过多潮气所产生的塑封体开裂现象。这种现象一般都出现在塑封体暴露于高温中或者塑封体所经受的温度急剧升高, 比如说表面安装时将器件焊接PWB到上时所进行的回流焊, 当热量开始向外散发时, 塑封体内部所吸收的潮气开始急剧气化并且膨胀, 这就会在塑封体内部产生一个压力, 导致塑封体和引线框架的分层慢慢出现塑封体弯曲现象。如果塑封体内部潮气的数量很多, 焊接次数和温度足够时, 就会出现塑封体断裂的现象(经常伴有可以听见的爆米花的声音)。断裂既可能出现在塑封体膨胀时, 也可能出现在塑封体后来冷却收缩至正常尺寸的时候, 见图3及图4。下面列出一些对爆米花现象影响很大的因素:

(1)内部所吸收潮气数量高于0.11﹪;

(2)焊接温度高于220℃;

(3)在焊接时温升速度变化率大于10℃·s 。事实上焊接线能量。

在PWB上取出失效的器件, 重新焊接新的器件将会恶化这个问题, 主要是因为相邻的元件受到了附加的热应力或者热机应力, 这将会导致先前潜在的断裂得以继续进行。这同样也会导致电路开路, 增加接触电阻以及金丝断裂。

3.3、焊接板缩陷

当焊接所产生的热量传递到吸收过量潮气的表面封装器件时, 就很容易出现焊接板缩陷的现象。通常在薄片加工时在焊接应力（比如超声波焊接时所产生的震动）的协同作用下, 这些硅球可能会导致在铝钝化层下面绝缘层的内部损坏如局部氧化。当焊接所产生的热量作用于塑封体时, 吸收的潮气气化成气体。其所产生的压力以及塑封料所产生的热应力同时作用在焊球上, 这就导致绝缘层损坏加剧, 出现了所谓的缩陷现象。这种现象会扩散到底部基板上, 如图5,从而造成焊球脱离基板, 出现电路断开的现象？

通过选择合适的塑封料可以避免爆米花以及焊板缩陷现象发生。这种塑封料应当通过周密的配方设计, 具有优异的防水性能以及粘接性能。同样也可以采用其他一些技术, 比如：修改引线框架的设计（比如表面花纹增多）来提高和塑封料的粘接性能；使用低吸湿的芯片焊接材料；控制芯片基板的尺寸以及塑封料在基板上下的厚度；要避免基板设计时出现尖端或者芯片设计时出现容易应力集中的尖角区域,再加工或者回流焊时要控制最高焊接温度, 运输过程中使用干燥剂以及在焊接之前预先进行烘烤, 这样就可以释放出内部所吸收的潮气。

3.4、芯片断裂

在芯片切割及打晶时以及由于塑封体内各种材料的热膨胀系数的不匹配所产生的应力容易造成芯片断裂。在芯片粘接的时候, 粘接材料中出现气孔或者施加了过多的机械应力同样也会导致邑片破裂。失效主要表现为开路、短路以及漏电流过大通过使用低应力塑封料、选择热膨胀系数匹配的原材料、减少粘接材料的厚度、消除粘接材料的内部气孔以及保持塑封料在芯片/基板周围足够的厚度就可以避免在后道生产过程中产生芯片断裂现象。

3.5、金属化分层

芯片上面的铝钝化层可能会由于塑封料收缩产生的应力而导致分层。在收缩时出现剪切应力, 剪切应力最大的地方出现在芯片的边缘因此, 芯片的边缘也是钝化最可能出现分层的地方。塑封体和芯片表面之间的粘接性差会使得塑封体沿着毖片表面移动, 这也增加了钝化分层的几率。有些因素会提高剪切应力。通常来说, 芯片周围的基板剩余空间比较大的时候就很容易产生过高的应力。定位以及毖片的展弦比（即它的长度与宽度的比值）是影响芯片边缘应力产生的两个重要因素。手机数据线焊接。比如说：当一个矩形塑封体内使用矩形芯片时, 如果芯片的长边平行于塑封体的长边, 其所产生的应力远大于芯片长边垂直于塑封体长边所产生的应力芯片周围的塑封体厚度不均匀也一样会产生很高的应力。

设计芯片基板时要充分考虑到使之和毖片尺寸匹配, 从而可以避免不必要的应力产生。优化芯片和塑封体之间的定位, 保持芯片周围匀称的塑封体厚度同样有助于减少应力的产生如果在芯片的表面涂上一层有弹力的硅材料, 就可以作为应力吸收剂来吸收所产生的大部分收缩应力, 这样就可以起到保护芯片表面特性的作用。

4、磨损失效机理（疲劳型）

热膨胀系数的不匹配, 再加上更宽范围的温度循环, 会导致应力来回作用在塑封体的表面, 最终导致老化失效的产生以及塑封体变脆, 很可能出现断裂, 并且为潮气以及污染源提供了进人塑封体的通道。前面已经谈论过和潮气以及污染源有关的失效模式。PEM的使用者必须很熟悉塑封材料的热限并且必须确保其所要使用的热膨胀应力不会超过塑封体的承受范围。

在焊丝的区域PEM同样也会遭受到有害的金-铝的共融现象。在气密性封装中单一的金属(比如铝丝-铝基板)超声波焊接的金属化系统可以用来防止此类现象的发生, 这在过去的20多年里被大家发现并且接受。但是在塑料封装器件中, 金丝一般都是使用热熔融球的方法焊接到铝板上的, 这主要是因为这种方法能够适用于不同的基板排版, 而且产量也很高。因此PEM的使用者必须要知道这种潜在的金属共熔问题。过量的共熔现象发生会导致气孔以及过早的焊接破坏。制造商应该在生产过程中严格控制生产工艺, 避免杂质的进人以及过高的温度。如果在生产过程中存在过多的金属共熔现象, 那么延长升温时间(比如燃烧)将会恶化这个缺陷。

5、结论

总而言之, 随着电子产品轻、薄、短、小趋势的发展, 半导体制程技术飞快地进展, 迫使IC构装技术必须不断提升, 朝向更先进技术发展。但是封装的缺陷是影响塑封器件性能及应用的主要因素。随着塑料封装器件在现在的电子封装中所占的比重增加,其可靠性问题引起制造商以及使用者关注的程度越来越高。本文只是简单地叙述了塑料封装器件缺陷产生的机理以及外在表现形式, 为器件制造商以及终端产品提供一定的参考, 随着电子塑料封装的迅猛发展, 了解缺陷的产生机理以便能够采取相应以及必要的措施来防止这些缺陷的发生, 具有十分重要的意义。

(完整版)√MOS器件及其集成电路的可靠性与失效分析

MOS 器件及其集成电路的可靠性与失效分析（提要） 作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市) 影响MOS 器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。 从器件和工艺方面来考虑，影响MOS 集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。 由于器件和电路存在有一定失效的可能性，所以为了保证器件和电路能够正常工作一定的年限（例如，对于集成电路一般要求在10年以上），在出厂前就需要进行所谓可靠性评估，即事先预测出器件或者IC 的寿命或者失效率。 （1）可靠性评估： 对于各种元器件进行可靠性评估，实际上也就是根据检测到的元器件失效的数据来估算出元器件的有效使用寿命——能够正常工作的平均时间（MTTF ，mean time to failure ）的一种处理过程。 因为对于元器件通过可靠性试验而获得的失效数据，往往遵从某种规律的分布，因此根据这些数据，由一定的分布规律出发，即可估算出MTTF 和失效率。 比较符合实际情况、使用最广泛的分布规律有两种，即对数正态分布和Weibull 分布。 ①对数正态分布： 若一个随机变量x 的对数服从正态分布，则该随机变量x 就服从对数正态分布；对数正态分布的概率密度函数为 222/)(ln 21)(σμπσ--?=x e x x f 该分布函数的形式如图1所示。 对数正态分布是对数为正态分布的任 意随机变量的概率分布；如果x 是正态分布 的随机变量，则exp(x)为对数分布；同样， 如果y 是对数正态分布，则log(y)为正态分 布。 ②Weibull 分布： 由于Weibull 分布是根据最弱环节模型 或串联模型得到的，能充分反映材料缺陷和 应力集中源对材料疲劳寿命的影响，而且具 有递增的失效率，所以，将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强 度模型是合适的；而且尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以根据失效概率密度来容易地推断出其分布参数，故被广泛地应用于各种寿命试验的数据处理。与对数正态分布相比，Weibull 分布具有更大的适用性。 Weibull 分布的失效概率密度函数为 m t m t m e t m t f )/()(ηη--?= 图1 对数正态分布

封装失效分析1

第二单元 集成电路芯片封装可靠性知识—郭小伟 （60学时） 第一章、可靠性试验 1．可靠性试验常用术语 试验名称 英文简称 常用试验条件 备注 温度循环 TCT （T/C ） －65℃~150℃, dwell15min, 100cycles 试验设备采用气冷的方式，此温度设置为设备的极限温度 高压蒸煮 PCT 121℃，100RH., 2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文也称为autoclave 热冲击 TST （T/S ） －65℃~150℃, dwell15min, 50cycles 此试验原理与温度循环相同，但温度转换速率更快，所以比温度循环更严酷。 稳态湿热 THT 85℃,85%RH., 168hrs 此试验有时是需要加偏置电压的，一般为Vcb=0.7~0.8BVcbo,此时试验为THBT 。 易焊性 solderability 235℃,2±0.5s 此试验为槽焊法，试验后为10~40倍的显微镜下看管脚的 上锡面积。 耐焊接热 SHT 260℃,10±1s 模拟焊接过程对产品的影响。 电耐久 Burn in Vce=0.7Bvceo, Ic=P/Vce,168hrs 模拟产品的使用。（条件主要针 对三极管） 高温反偏 HTRB 125℃, Vcb=0.7~0.8BVcbo, 168hrs 主要对产品的PN 结进行考核。回流焊 IR reflow Peak temp.240℃ （225℃） 只针对SMD 产品进行考核，且 最多只能做三次。 高温贮存 HTSL 150℃,168hrs 产品的高温寿命考核。 超声波检测 SAT CSCAN,BSCAN,TSCAN 检测产品的内部离层、气泡、裂缝。但产品表面一定要平整。

晶圆封装可靠性实验项目

可靠性试验项目 项目 参考标准 检测目的 预处理PRE JESD22-A113F 模拟贴装产品在运输、贮存直到回流焊上整机受 到温度、湿度等环境变化的影响。此试验应在可 靠性试验之前进行，仅代表产品的封装等级。 湿气敏感等级试验MSL IPC/JEDEC J-STD-020 确定那些由湿气所诱发应力敏感的非气密固态 表面贴装元器件的分类, 以便对其进行正确的封 装, 储存和处理, 以防回流焊和维修时损伤元器 件。 稳态湿热THT GB/T2423.3 JESD22-A101 评定产品经长时间施加湿度应力和温度应力作 用的能力。 温度循环TCT JESD22-A104 GB/T 2423.22 评定产品封装承受极端高温和极端低温的能力， 以及极端高温和极端低温交替变化的影响。 高温试验HTST GB/T 2423.2 JESD22-A103 评定产品承受长时间高温应力作用的能力。 低温试验LTST GB/T 2423.1 JESD22-A119 评定产品承受长时间低温应力作用的能力。 高压蒸煮PCT JESD22-A102 评定产品封装的抗潮湿能力。 高速老化寿命试验(u)HAST JESD22-A110 JESD22-A118 评定非气密性封装在(无)偏置条件下的抗潮湿能 力。

回流焊Reflow JESD22-A113 评定产品在回流焊接过程中所产生之热阻力及 效应。 电耐久BURN-IN GB/T 4587 评定器件经长时间施加电应力（电压、电流）和 温度应力（产品因负载造成的温升）作用的能力。 高温反偏HTRB GB/T 4587 JESD22-A108 评定器件承受长时间电应力（电压）和温度应力 作用的能力。 耐焊接热SHT GB/T 2423.28 JESD22-B106 评定产品在其焊接时的耐热能力。 可焊性Solderability GB/T 2423.28 EIA/IPC/JEDEC J-STD-002 评定产品的可焊性能力。 锡须生长 Tin Whisker Test JESD201 JESD22-A121 评定产品承受长时间施加温湿度应力作用下锡 须生长情况。 电性测试Electrical Test GB/T 4589.1 GB/T 4587 GB/T 4586 GB/T 4023 GB/T 6571 评定产品电性能力。主要针对分立器件产品测 试。

常规封装失效分析流程

常规封装失效分析流程1q5| `4q { H v 芯片设计版图芯片制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,process,lay out,pack age,F A,QA G L g l ^ d 封装常规失效分析流程 1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。（指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处）芯片设计版图芯片制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,process,lay out,pack age,F A,QA a/r m)_6D#X B 2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。 3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况（老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等） 通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。https://www.wendangku.net/doc/292763035.html,:? _ F8D8F 2F3J 半导体技术天地Semiconductor Technolo gy World] d ;R R;U R 4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实。 "s o v z4d*X | a;f 5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。https://www.wendangku.net/doc/292763035.html, o*B\'d ~-M0j 6? n)z v ]3I/\\ y L8m 6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。 4c\'{ J ` _ i a Y"U 7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。）芯片设计版图晶圆制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,design,fabrication,process,lay out,pac age,test,A,RA,QA m } U Y$P b h9n"j&ZQ 半导体技术天地Semiconductor Technolo gy World]"?$Z u0Z4\\ 8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。（注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物） 半导体技术天地Semiconductor Technolo gy World] n:m b q z4_ 9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。芯片设计版图晶圆制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,design,fabrication,process,lay out,pack age,test,FA,RA,QA Q/p c k L 芯片设计版图晶圆制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,design,fabrication,process,lay out,pac age,test,A,RA,QA0Y,\\-n+O H |2R v 10，C-SAM即SA T，观察产品芯片分层情况。判断规范另见。样品数量为10只以内/批。 g0@ N/~ P\'] ? M4P m 11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。样品数量为5只/批。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝）是否确当开帽后应该再测试，根据结果进一步分析。芯片设计版图芯片制造工艺制程封装测试,wafer,chip,ic,process,lay out,pack age,A,QA G1R M9A } d G y#i%L U

1-3-半导体封装件的可靠性评价方法

1-3-半导体封装件的可靠性评价方法

半导体封装件的可靠性评价方法 Lunasus 科技公司，佐土原宽 Lunasus 科技公司细川丰 本章将依据半导体封装件可靠性评价的基本考虑方法，以故障机理为基础的实验条件介绍，并根据韦布图来解说可靠性试验下的（产品）寿命推导方法。 封装件开发及材料变化过程中的可靠性评价方法 为实现半导体封装件功能和电气特性的提高，在推动多引脚化的同时，也要发展高密度封装化下的小型、薄型化。最近，搭载多个芯片的SiP（System in Package，系统级封装）和芯片尺寸（与封装尺寸）非常相近的CSP（Chip Size Package，芯片级封装）已开始量产，封装件的构造多种多样。另外，为达成封装件低成本化和环保的要求，采用规格更高的封装件材料的开发正在活跃起来。但封装件构造的复杂化和新型材料的使用不能对制造品质和可靠性造成影响。这里将对新型封装件的开发和材料改变下的可靠性评价方法进行解说。 最近的半导体封装件多数属于树脂灌封型，对半导体单体的可靠性评价包括，高温保存（或动作）实验，耐湿性实验以及温度循环实验。另外，对于有可能要进行表面装配的高密度封装器型，需考虑焊接装配过程中的热应力情况，因此焊锡耐热性实验也是不可缺少的。这些可靠性试验，是对半导体封装件在实际使用过程中所预想发生的各种故障进行短时间评价的加速性实验方法。接下来需要先确定半导

体所发生的各种故障的主要加速原因是什么后才能进行实验。例如，对于树脂封装件来讲，湿度（水分）是造成硅芯片上金属线路受到腐蚀（图1）的主要原因之一，而温度可以加快水分浸入封装件内的速度，所以高温、高湿下的实验才有效果。与此同时，在电压也是故障主因的场合，有必要进行高温、高湿下的通电实验。 如上所述，对于封装件相关的各种故障，通过对机理的解析，找出加速实验的主要因子，设定合适的可靠性实验条件，这些就是可靠性评价的基础。 针对封装件构造的可靠性试验 正如开头所述，为实现封装件的高功能、高密度化，封装件的外观形状的主流是QFP（Quad Flat Package，四面扁平封装）和BGA

半导体器件封装的可靠性研究

无锡工艺职业技术学院电子信息工程系 毕业设计论文 半导体器件封装的可靠性研究 专业名称应用电子技术 学生姓名 学号 指导教师鲍小谷 毕业设计时间2010年2月20日~6月12日

半导体器件是经过衬底制备、外延、氧化、光刻、掺杂、封装等工序做出来的。但要保证做出的产品在正式生产后可以让顾客使用，且安全可靠、经久耐用，就必须在研究发展期间就将可靠度设计于产品质量中，因此试验的工作是不可少的。 试验是评估系统可靠度的一种方法，就是将成品或组件仿真实际使用环境或过应力的情况下予以试验，利用过程中失效之左证数据来评估可靠度。当然佐证资料越多，对所估计的可靠度信心也越大，可是人们又不希望采用大量样本来进行试验。若不做试验或做某种程度的试验，就根本不知道产品可靠的程度。 本文主要介绍了可靠性试验在半导体器件封装中是怎样使用的，从而来突出可靠性试验在封装中起着很重要的作用。 关键词：半导体器件；封装类型；可靠性；试验 Abstract Semiconductor substrate after the preparation, epitaxy, oxidation, lithography, doping, packaging and other processes done. However, to ensure that products made after the official production for customers to use, and safe, reliable, and durable, it is necessary to research and development in reliability during the design will be in product quality, and therefore the work of test is indispensable. Trial is to assess the system reliability of the method is that simulation will be finished products or components of the actual use of the environment or the circumstances have to be stress test, using the process of failure data to assess the reliability of proof. Of course, the more supporting information, the reliability of the estimate the greater the confidence, but people do not want to adopt a large number of samples tested. Do not test or do some degree of testing, simply do not know the extent of product reliability. This paper introduces the reliability test in semiconductor devices is how to use the package, and thus to highlight the reliability test in the package plays a very important role. Key words: Semiconductor devices; Package type; Reliability; Trial

1-3 半导体封装件的可靠性评价方法

半导体封装件的可靠性评价方法 Lunasus 科技公司，佐土原宽 Lunasus 科技公司细川丰 本章将依据半导体封装件可靠性评价的基本考虑方法，以故障机理为基础的实验条件介绍，并根据韦布图来解说可靠性试验下的（产品）寿命推导方法。 封装件开发及材料变化过程中的可靠性评价方法 为实现半导体封装件功能和电气特性的提高，在推动多引脚化的同时，也要发展高密度封装化下的小型、薄型化。最近，搭载多个芯片的SiP（System in Package，系统级封装）和芯片尺寸（与封装尺寸）非常相近的CSP（Chip Size Package，芯片级封装）已开始量产，封装件的构造多种多样。另外，为达成封装件低成本化和环保的要求，采用规格更高的封装件材料的开发正在活跃起来。但封装件构造的复杂化和新型材料的使用不能对制造品质和可靠性造成影响。这里将对新型封装件的开发和材料改变下的可靠性评价方法进行解说。 最近的半导体封装件多数属于树脂灌封型，对半导体单体的可靠性评价包括，高温保存（或动作）实验，耐湿性实验以及温度循环实验。另外，对于有可能要进行表面装配的高密度封装器型，需考虑焊接装配过程中的热应力情况，因此焊锡耐热性实验也是不可缺少的。这些可靠性试验，是对半导体封装件在实际使用过程中所预想发生的各种故障进行短时间评价的加速性实验方法。接下来需要先确定半导

体所发生的各种故障的主要加速原因是什么后才能进行实验。例如，对于树脂封装件来讲，湿度（水分）是造成硅芯片上金属线路受到腐蚀（图1）的主要原因之一，而温度可以加快水分浸入封装件内的速度，所以高温、高湿下的实验才有效果。与此同时，在电压也是故障主因的场合，有必要进行高温、高湿下的通电实验。 如上所述，对于封装件相关的各种故障，通过对机理的解析，找出加速实验的主要因子，设定合适的可靠性实验条件，这些就是可靠性评价的基础。 针对封装件构造的可靠性试验 正如开头所述，为实现封装件的高功能、高密度化，封装件的外观形状的主流是QFP（Quad Flat Package，四面扁平封装）和BGA（Ball

塑料封装可靠性问题浅析

塑料封装可靠性问题浅析 1、引言 塑料封装器件很容易由于多种原因而导致早期失效。这些缺陷产生的根源很多, 他们能够导致在塑封体各个部位产生一系列的失效模式和失效机理。缺陷的产生主要是由于原材料的不匹配、设计存在缺陷或者不完善的制造工艺。塑料封装器件同样也存在着非缺陷机理性失效, 比如PEM在空气中吸潮, 所吸收的潮气将会导致很多的问题出现, 包含在这一类失效中的就是所谓的磨损型失效机理。这些类型的失效在后面将会进行详细的论述。同时也将讨论避免产生缺陷的各种方法以及生产过程的优化和完善的设计。这些都是为了保证最后成品的质量和可靠性。 2、塑料封装器件的缺陷及其预防 有些缺陷很自然地归类于热机性能造成的, 而其他的缺陷通常和一些特殊的制成有关系, 比如芯片的制造、芯片的粘接、塑封、芯片的钝化、引线框架芯片基板的制造、焊丝或者后道成品包装。这些都将在下面的讨论中看到, 同时其中的某些缺陷在分类上还是相互交叉的。 2.1、热机缺陷 某些缺陷能够导致失效, 而这些缺陷都与热以及微观物质的移动有密切关系, 产生的主要原因就是环氧塑封料和不同接触界面材料的线膨胀系数不一致比如说, 当EMC固化时, 热收缩应力也随之产生这些应力将会导致巨大的拉伸和剪切应力, 作用于直接接触的芯片表面特别是在邑片的角部, 应力将会成几何级数增长, 很容易导致芯片薄膜钝化层或者芯片焊接材料以及, 芯片本身的破裂。这些应力同样也容易导致EMC和芯片/芯片基板/引线框架之间出现分层断裂以及分层将会导致电路断开、短路以及间歇性断路问题出现。同样它们也为潮气和污染源更容易进人塑封体内部提供了通路。 这些类型的缺陷可以通过以下措施来避免：在选择塑封料、引线框架、芯片焊接剂以及芯片钝化层的原材料时, 所有材料的线膨胀系数必须尽可能地相互匹配；芯片上部和下部塑封料的厚度应该尽可能地接近；尽量避免在设计和排版过程中出现边缘尖端以及尖角, 这样可以防止出现应力集中, 从而避免断裂的出现；最后, 提倡使用低应力塑封料以及低应力芯片焊接剂, 可以最大限度防止在封装的过程中出现多余应力。 2.2、芯片缺陷 芯片缺陷通常都是和半导体圆片制造以及塑料封装器件特有的缺陷（比如在应力作用下所产生的金属化分层以及钝化层破裂现象）有关系的。这里不再详细描述所有缺陷, 仅限于讨论对塑封体结构关系非常密切的缺陷以及塑封体独有的缺陷。 2.3、芯片粘接缺陷

电子封装中的可靠性问题

电子封装中的可靠性问题 电子器件是一个非常复杂的系统，其封装过程的缺陷和失效也是非常复杂的。因此，研究封装缺陷和失效需要对封装过程有一个系统性的了解，这样才能从多个角度去分析缺陷产生的原因。 封装缺陷与失效的研究方法论 封装的失效机理可以分为两类：过应力和磨损。过应力失效往往是瞬时的、灾难性的；磨损失效是长期的累积损坏，往往首先表示为性能退化，接着才是器件失效。失效的负载类型又可以分为机械、热、电气、辐射和化学负载等。 影响封装缺陷和失效的因素是多种多样的，材料成分和属性、封装设计、环境条件和工艺参数等都会有所影响。确定影响因素和预防封装缺陷和失效的基本前提。影响因素可以通过试验或者模拟仿真的方法来确定，一般多采用物理模型法和数值参数法。对于更复杂的缺陷和失效机理，常常采用试差法确定关键的影响因素，但是这个方法需要较长的试验时间和设备修正，效率低、花费高。 在分析失效机理的过程中，采用鱼骨图（因果图）展示影响因素是行业通用的方法。鱼骨图可以说明复杂的原因及影响因素和封装缺陷之间的关系，也可以区分多种原因并将其分门别类。生产应用中，有一类鱼骨图被称为6Ms：从机器、方法、材料、量度、人力和自然力等六个维度分析影响因素。

这一张图所示的是展示塑封芯片分层原因的鱼骨图，从设计、工艺、环境和材料四个方面进行了分析。通过鱼骨图，清晰地展现了所有的影响因素，为失效分析奠定了良好基础。 引发失效的负载类型 如上一节所述，封装的负载类型可以分为机械、热、电气、辐射和化学负载。 失效机理的分类 机械载荷：包括物理冲击、振动、填充颗粒在硅芯片上施加的应力（如收缩应力）和惯性力（如宇宙飞船的巨大加速度）等。材料对这些载荷的响应可能表现为弹性形变、塑性形变、翘曲、脆性或柔性断裂、界面分层、疲劳裂缝产生和扩展、蠕变以及蠕变开裂等等。 热载荷：包括芯片黏结剂固化时的高温、引线键合前的预加热、成型工艺、后固化、邻近元器件的再加工、浸焊、气相焊接和回流焊接等等。外部热载荷会使材料因热膨胀而发生尺寸变化，同时也会改变蠕变速率等物理属性。如发生热膨胀系数失配（CTE失配）进而引发局部应力，并最终导致封装结构失效。过大的热载荷甚至可能会导致器件内易燃材料发生燃烧。 电载荷：包括突然的电冲击、电压不稳或电流传输时突然的振荡（如接地不良）而引起的电流波动、静电放电、过电应力等。这些外部电载荷可能导致介质击穿、电压表面击穿、电能的热损耗或电迁移。也可能增加电解腐蚀、树枝状结晶生长，引起漏电流、热致退化等。 化学载荷：包括化学使用环境导致的腐蚀、氧化和离子表面枝晶生长。由于湿气能通过塑封料渗透，因此在潮湿环境下湿气是影响塑封器件的主要问题。被

电动汽车模块封装工艺与可靠性综述

电动汽车模块封装工艺与可靠性综述 IGBT模块可靠性方面的瓶颈问题：芯片本身，电连接部分，这里包括芯片正面，芯片背面，DBC与基板的连接，功率电极与DBC，驱动电极与DBC的连接，功率模块本身的材料体系。 第一部分芯片本身 芯片正面的Al层重建现象Al metallization reconstruction，就是功率循环中，Al层变得粗糙，这样键合处的接触电阻变大，从而导致失效，富士电机的模块再芯片表面Al层淀积一层Ni[1]，Ni层由于具有较高的机械强度，这样能够缓解功率循环种的热机应力，可靠性大大提高，同样的道理可以在芯片表面淀积强度更高的金属层。在文献[2]中提出了用一种压缩的钝化层来抑制Al层重建增长的办法，图3中左图表示的是部分移除钝化层的试验效果，从图上可以看出，钝化层确实起到了抑制晶粒生长的效果。图3右图是近距离的观察芯片表面情况，在功率循环后，没有出现Al reconstruction现象，但是可以看出晶粒边缘由于气穴效应被消耗，这种现象同样出现在没有钝化层的芯片表面。 图 1 左图是功率循环前，有图是功率循环后 图 2 芯片淀积Ni的可靠性对比

图 3 使用钝化层的效果 模块的芯片键合线的常见的失效现象是键合线的lift-off和heel crack现象，如图4-5，铜线键合能够解决这个问题，但这样就要求芯片表面金属为铜层，在英飞凌.XT封装的模块中采用这样的方案[3]。基本工艺流程如图7。 图 4 liftoff现象图 5 heel crack现象 图 6 芯片表面的Cu淀积铜层

图7 工艺流程 Cu层的厚度一般是几um到20-30um，Cu层越薄，其翘曲越小，另外阻挡层的改善能够减少翘曲，图8。可靠性方面主要阻挡层的缺陷是关键，若阻挡层有缺陷，则会生成CuSn等 图8 翘曲与Cu厚和阻挡层关系图9 阻挡层的失效 第二部分芯片正面的电连接 前面提到了liftoff和heel crack现象，如图4-5，Cu制程工艺难度大，贺利氏开发一种Al 包Cu线[4]，图10，这样既可以利用Cu线优良的导电和机械性能，又能兼容现有的工艺，另外Al带键合也是一种解决办法，潜在的铜带键合，图11，铝铜带键合技术都有较大的潜力。 [5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][4][4][4]

环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程

塑封料＼环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程 一环氧塑封料的工艺选择 1.1预成型料块的处理 （1）预成型塑封料块一般都储存在5℃-10℃的环境中，必会有不同程度的吸潮。因此在使用前应在干燥的地方室温醒料，一般不低于16小时。 （2）料块的密度要高。疏松的料块会含有过多的空气和湿气，经醒料和高频预热也不易挥发干净，会造成器件包封层内水平增多。 （3）料块大小要适中，料块小，模具填充不良；料块大，启模困难，模具与注塑杆沾污严重并造成材料的浪费。 1.2模具的温度 生产过程中，模具温度控制在略高于塑封料玻璃化温度Tg时，能获得较理想的流动性，约160℃-180℃。模具温度过高，塑封料固化过快，内应力增大，包封层与框架粘接力下降。同时，固化过快也会使模具冲不满；模具温度过低，塑封料流动性差，同样会出现模具填充不良，包封层机械强度下降。同时，保持模具各区域温度均匀是非常重要的，因为模具温度不均匀，会造成塑封料固化程度不均匀，导致器件机械强度不一致。 1.3注塑压力 注塑压力的选择，要根据塑封料的流动性和模具温度而定，压力过小，器件包封层密度低，与框架黏结性差，易发生吸湿腐蚀，并出现模具没有注满塑封料提前固化的情况；压力过大，对内引线冲击力增大，造成内引线被冲歪或冲断，并可能出现溢料，堵塞出气孔，产生气泡和填充不良。 1.4注模速度 注模速度的选择主要根据塑封料的凝胶化时间确定。凝胶化时间短，注模速度要稍快，反之亦然。注模要在凝胶化时间结束前完成，否则由于塑封料的提前固化造成内引线冲断或包封层缺陷。 1.5塑封工艺调整 对工艺调整的同时，还应注意到预成型料块的保管、模具的清洗、环境的温湿度等原因对塑封工序的影响。 2塑封料性能对器件可靠性的影响 2.1塑封料的吸湿性和化学粘接性 对塑封器件而言，湿气渗入是影响其气密性导致失效的重要原因之一。湿气渗入器件主要有两条途径：

IC封装样品失效分析概述

IC封装样品失效分析概述 Angus 2011-12-05

IC封装样品失效分析 FA (Failure Analysis),失效分析不仅有助于提高产品可靠性，而且可以带来很高的经济效益，是IC生产中不可缺少的部分。 按照分析目的或分析手段，FA可分为： PFA(Physical Failure Analysis), 是主要做物理、材料方面的失效分析EFA(Electrical Failure Analysis),是以电学测试为主的失效分析，

IC封装样品失效分析 Cu pad on substrate Pillar Bump 失效分析的目的：分析失效现象，确定失效原因，提出改善建议，提高产品可靠性如何做失效分析：先简单后复杂，先外后内，先无损后有损

IC封装样品失效分析 1.X-Ray (X射线检测) 2.C-SAM (超声波检测) 3.Microscope (显微镜检测) 4.SEM & EDX(扫描电镜及能谱检测） 5. Decapsulation(开帽检查） 6.Cross-Section (Polish&FIB) 7.EFA(EMMI, OBIRCH，InGaAs)

1.X-Ray (X射线检测) X射线是1895年由伦琴发现的，因此也叫伦琴射线。 X射线肉眼不可见，但可是照相底片感光，具有很强的穿透力。 X射线本质上是一种波长很短的电磁波，波长范围0.01~ 10nm,介于紫外线与γ射线之间。 左图为X射线的产生原理图： 1.在阴极灯丝1与阳极4之间加直流高压(上万伏)， 2.灯丝产生大量热电子， 3.电子在高压电场作用下，冲击阳极上的靶材5， 4.靶材受电子激发产生X射线。 灯丝的材质通常为钨，靶材的材质有Ti、Cu、Mo等

芯片封装可靠性试验专业术语

Biil of material:BOM 材料清单 可靠性试验常用术语 试验名称英文简称常用试验条件备注 温度循环 TCT －65℃~150℃, dwell15min, 100cycles 试验设备采用气冷的方式，此温度设置为设备的极限温度 高压蒸煮 PCT 121℃，100RH., 2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文也称为autoclave 热冲击 TST －65℃~150℃, dwell15min, 50cycles 此试验原理与温度循环相同，但温度转换速率更快，所以比温度循环更严酷。 稳态湿热 THT 85℃,85%RH., 168hrs 此试验有时是需要加偏置电压的，一般为Vcb=~,此时试验为THBT。 易焊性 solderability 235℃,2±此试验为槽焊法，试验后为10~40倍的显微镜下看管脚的上锡面积。 耐焊接热 SHT 260℃,10±1s模拟焊接过程对产品的影响。 电耐久 Burn in Vce=, Ic=P/Vce,168hrs 模拟产品的使用。（条件主要针对三极管） 高温反偏 HTRB 125℃, Vcb=~, 168hrs 主要对产品的PN结进行考核。 回流焊 IR reflow Peak ℃ （225℃）只针对SMD产品进行考核，且最多只能做三次。高温贮存 HTST 150℃,168hrs 产品的高温寿命考核。 超声波检测 SAT --------- 检测产品的内部离层、气 泡、裂缝。但产品表面一定要平整。 IC产品的质量与可靠性测试 一、使用寿命测试项目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL 1）EFR:早期失效等级测试（ Early fail Rate Test ） 2）HTOL/ LTOL：高/低温操作生命期试验（High/ Low Temperature Operating Life ） O u二、环境测试项目（Environmental test items） 1）PRE-CON:预处理测试（ Precondition Test ）

可靠性失效分析常见方法

可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。 “撒大网”逐个因素排除的思路 一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障，其原因总是包括操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理6个方面。根据失效现场的调查和对背景资料(规划、设计、制造说明书和蓝图)

集成电路封装和可靠性Chapter2-1-芯片互连技术

1 Chapter 2 Chip Level Interconnection 芯片互连技术 集成电路封装测试与可靠性

UESTC-Ning Ning 2 Wafer In Wafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆) Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬) Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型) Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装) 典型的IC 封装工艺流程 集成电路封装测试与可靠性

UESTC-Ning Ning 3 ? 电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 % ? 中德电子材料公司制作的晶棒( 长度达一公尺，重量超过一百公斤 )

UESTC-Ning Ning 4 Wafer Back Grinding ?Purpose The wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process. ?Process Methods: 1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光 )

电子封装的可靠性工程

“电子封装的可靠性工程”课程介绍 课程简介：伴随着电子产品的多功能化和小型化的发展趋势，电子封装扮演着越来越重要的作用。但是由于电子封装是一个由多材料所够成的复杂系统，其在制造和使用过程中，经常会产生各种各样的质量和可靠性问题。本课程将从电子产品的特征分析开始，讲述为什么电子封装会有失效产生? 怎么用不同的方法和手段来分析、检测和发现封装的可靠性和失效问题。然后，课程会重点介绍在电子产品中从芯片封装到印刷线路版集成会出现的各种主要失效形式和相关机理，以及电子封装质量和可靠性检测的主要实验技术。最后，课程会介绍如何进行电子封装的失效防护? 并通过例证的方式来讲解如何通过可靠性设计的方法来保证电子产品的短期工艺可制造性和长期使用可靠性。 适合培训人员 本课程主要针对各类封装测试、表面安装、印刷线路版、代加工等公司和企业中的研发、质量管理、可靠性测试、工艺开发、和材料测试等人员。芯片设计、材料供应、设备制造、和高校的研发人员也将能从此课程中受益。 本课程将涵盖以下主题： 一、电子封装的可靠性性工程概述 1. 什么是电子封装？ 2. 电子封装的作用和特点 3. 电子封装产品的质量和可靠性问题 4. 可靠性工程的基本概念 二、电子封装的可靠性测试手段及数据分析方法 1.为什么电子封装会出现失效？ ·封装设计的问题 ·加工制造的缺陷 ·材料选择的问题 2.如何分析、检测和发现电子封装的失效？ ·理论分析方法 ·统计模拟方法 ·实验测试方法 3.电子封装产品的可靠性测试手段和方法 ·加速试验的相关理论 ·加速试验方法选择的准则 ·传统的可靠性测试手段和方法 4.可靠性实验数据的分析原理和方法 ·电子封装的可靠性定义 ·电子封装寿命的统计分析方法 ·可靠性加速模型

封装常规失效分析流程

封装常规失效分析流程 1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。（指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处） 2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。 3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况（老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等）通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。 4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实。 5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。 6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。 7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。） 8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。（注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物） 9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。 10，C-SAM即SAT，观察产品芯片分层情况。判断规范另见。样品数量为10只以内/批。 11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。样品数量为5只/批。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝）是否确当开帽后应该再测试，根据结果进一步分析。 12，腐球：观察压区硅层是否破裂，严重氧化（用王水或氢氧化钠或氢氧化钾），腐球时注意要腐透（金丝彻底脱离芯片或溶化掉），不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

LED失效分析(开路,不发光)

LED失效分析（发光失效） 美信检测失效分析实验室 摘要： 本文通过对正常及失效样品进行外观检查及失效现象确认，X-Ray透视检查，金相及SEM 观察，EDS分析等测试后，分析认为导致失效样品LED加电不亮，手轻压可正常发光（开路）的原因为：失效样品受到外部机械应力影响内部晶片上的第二绑定点发生机械应力断裂。 关键词： LED LED失效分析 LED不亮应力断裂第二绑定点 LED开路 1. 案例背景 LED加电不亮，手轻压可正常发光。 2. 分析方法简述 1）X射线透视可明显发现NG样品上的两根连接在LED内部大晶片上的绑定线在绑定点端头部分有明显断裂，内部连接负极的一端绑定良好。OK样品则未见任何异常。 2）用化学方法腐蚀掉LED灯表面封装胶体，电子显微镜观察其内部结构，可明显看到芯片内部连接正极的两条金线在端头部分存在明显的机械应力断裂，断口有颈缩及金属机械拉尖现象。断裂位置均在绑定颈部位置，绑定点位置绑定良好。剖面观察未见LED半球形的封胶体有明显的裂纹或气孔等封装缺陷。 3）从LED开封后的内部结构来看，该样品不同于常见LED的封装，晶片上的正极绑定点为带尾翼的第二绑定点（一般第二绑定点是晶片封装中强度薄弱的点，易发生断裂等异常），而框架负极上的绑定点反而为球型的第一绑定点。发生机械断裂的正是带尾翼的第二绑定点位置，该位置立体空间上高于负极的第一绑定点，更易受到外部机械应力的影响。 图1.LED外观照片（20X）

图2.NG样品X射线透视照片 图3. NG样品剖面SEM/EDS图片（150X）

图4.NG样品开封后SEM照片（150X,1000X,3000X） 3. 失效模式分析 LED失效模式主要有：晶片失效、封装失效、热应力失效、机械应力失效、电过应力失效及键合失效。该NG样品均为机械应力致失效。 1）晶片失效：晶片失效是指晶片本身失效或其它原因造成晶片失效。造成这种失效的原因往往有很多种：晶片裂纹是由于键合工艺条件不合适，造成较大的应力，随着热量积累所产生的热机械应力也随之加强，导致晶片产生微裂纹，工作时注入的电流会进一步加剧微裂纹使之不断扩大，直至完全失效。其次，如果芯片有源区本来就有损伤，那么会导致在加电过程中