电子封装中的可靠性问题

电子封装中的牢靠性问题电子封装中的牢靠性问题去分析缺陷产生的缘由。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，承受鱼骨图〔因果图〕展现影响因素是行业通用的6Ms方法、材料、量度、人力和自然力等六个维度分析影响因素。奠定了良好根底。01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〕等。材料对这些载荷的响应可能表现为弹性形变、蠕变开裂等等。02热载荷可能会导致器件内易燃材料发生燃烧。03电载荷漏电流、热致退化等。04化学载荷如吸潮后的介电常数、耗散因子等的变化〕都格外关键。在高电压转换器加速试验来鉴定塑封料是否易发生该种失效。的总和。封装缺陷的分类封装、毛边、外来颗粒和不完全固化等。01引线变形xLx/L来表示。引线弯曲可能会导致电器短路〔特别I/O器件封装中〕。有时，弯曲产生的应力会导致键合点开裂或键合强度下降。影响引线键合的因素包括封装设计、引线布局、引线材料与尺寸、模塑料属性、引线断裂载荷和引线密度等等。02底座偏移底座偏移指的是支撑芯片的载体〔芯片底座〕消灭变形和偏移。会导致底座偏移。线框架的材料属性。薄型小尺寸封装〔TSOP〕和薄型方形扁平封装〔TQFP〕等封装器件由于引线框架较薄，简洁发生底座偏移和引脚变形。03翘曲封球栅阵列〔PBGA〕器件中，翘曲会导致焊料球共面性差，使器件在组装到印刷电路板的回流焊过程中发生贴装问题。翘曲模式包括内凹、外凸和组合模式三种。CTE失配和固化压缩收缩。后者一开头并没有受到较ICTg收缩。减小翘曲。04芯片裂开生的步骤。会影响到任何敏感构造。3D3D因素包括芯片叠层构造、基板厚度、模塑体积和模套厚度等。05分层段或者器件使用阶段。CTE械应力，从而导致分层。可以依据界面类型对分层进展分类：空洞1~300Tor〔760Tor〕。沿和吸附的熔体前沿进入半模顶部区域，从而形成起泡。不均匀封装特点，而特别简洁导致不均匀的塑封厚度。厚度。质现象的发生。毛边毛边是指在塑封成型工艺中通过分型线并沉积在器件引脚上的模塑料。树脂泄漏是较稀疏的毛边形式。外来颗粒在封装中集中并聚拢在封装内的金属部位上〔IC〕，从而导致腐蚀和其他的后续牢靠性问题。不完全固化保封装材料的完全固化。而且要留意保证封装料比例的准确配比。封装失效的分类致塑封料界面分层或者裂开。01分层层的外部载荷和应力包括水汽、湿气、温度以及它们的共同作用。〔或蒸汽诱导220℃〔110~200℃高，较简洁发生分层问题。〔剪和形式应力等用，从而弱化和降低界面的化学键合。〔如上一篇中所提到的例子他合成气体的存在，有利于避开氧化。芯片界面之间的良好粘结，但却难以从模具型腔内去除。对树脂裂缝的影响较小。02气相诱导裂缝〔爆米花现象〕QFP和TQFP球下面的硅凹坑等。裂缝。125℃下烘烤03脆性断裂〔如硅芯片缺陷。04韧性断裂料中，因聚合树脂的黏塑特性，仍旧可能发生韧性断裂。05疲乏断裂施加到塑封材料上的湿、热、机械或综合载荷，都会产生循环应力。疲乏失效是一种磨损失效机理，裂缝一般会在连续点或缺陷位置萌生。〔〔阶段Ⅱ〕；〔阶段Ⅲ〕。在周期性应力下，阶段Ⅱ的疲乏裂疲乏裂缝扩展的典型值〔3〕。加速失效的因素环境和材料的载荷和应力，如湿气、温度和污染物，会加速塑封器件的失效。塑封工艺正在封装失效中起到了关键作用，如湿气集中系数、饱和湿气含量、离子导致失效加速的因素主要有潮气、温度、污染物和溶剂性环境、剩余应力、自然环境应力、制造和组装载荷以及综合载荷应力条件。潮气能加速塑封微电子器件的分层、裂缝和腐蚀失效。在塑封器件中，潮气是Tg、弹性模量和体积电阻率等特性。装材料属性、湿气集中系数和金属间集中等失效。〔通常为环氧〕。塑料封装体一般不会被腐蚀，的腐蚀。特性。由于模塑料的收缩大于其他封装材料，因此模塑成型时产生的应力是相当大的。可以承受应力测试芯片来测定组装应力。热环境下工作的产品要求承受抗降解聚合物。塑封器件组装时消灭的爆米花现象就是一个典型的例子。常被应用于以缺陷部件筛选和易失效封装器件鉴别为目的的加速试验设计。失效分析简介失效事故等方面具有较强的实际意义。失效分析流程1失效分析流程各种材料失效分析检测方法01PCB/PCBA失效分析PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的较性。2PCB/PCBA失效模式常用手段无损检测：XCT，C-SAM检测，红外热成像。外表元素分析：扫描电镜及能谱分析〔SEM/EDS〕；显微红外分析〔FTIR〕；俄歇电子能谱分析〔AES〕；X射线光电子能谱分析〔XPS〕；。热分析：〔DSC〕；热机械分析〔TMA〕；热重分析〔TGA〕；动态热机械分析〔DMA〕；导热系数〔稳态热流法、激光散射法〕。电性能测试：击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移。破坏性能测试：02电子元器件失效分析牢靠性工作的根本任务是提高元器件的牢靠性。失效模式常用手段电测：无损检测：开封技术〔机械开封、化学开封、激光开封〕；〔微区分析技术〔FIB、CP〕。制样技术：开封技术〔机械开封、化学开封、激光开封〕；〔微区分析技术〔FIB、CP〕。显微形貌分析：光学显微分析技术；扫描电子显微镜二次电子像技术。外表元素分析：扫描电镜及能谱分析〔SEM/EDS〕；俄歇电子能谱分析〔AES〕；二次离子质谱分析〔SIMS〕。无损分析技术：X三维透视技术；反射式扫描声学显微技术〔C-SAM〕。03金属材料失效分析个领域的运用越来越广泛，因此金属材料的质量值得关注。失效模式常用手段金相分析；X成分分析：直读光谱仪、X射线光电子能谱仪〔XPS〕、俄歇电子能谱仪〔AES〕等。物相分析：X〔XRD〕。剩余应力分析：机械性能分析：万能试验机、冲击试验机、硬度试验机等。5拉伸试验材料断裂面扫描电镜图像04高分子材料失效分析根本缘由及机理，来提高产品质量、工艺改进及责任仲裁等方面。失效模式常用手段成分分析：傅里叶红外光谱仪〔FTIR〕；显微共焦拉曼光谱仪〔Raman〕；扫描电镜及能谱分析〔SEM/EDS〕；X射线荧光光谱分析〔XRF〕；〔GC-MS〕；〔PGC-MS〕；核磁共振分析〔NMR〕；俄歇电子能谱分析〔AES〕；X〔XRD〕；飞行时间二次离子质谱分析〔TOF-SIMS〕。热分析：热机械分析〔TMA〕；热重分析〔TGA〕；动态热机械分析〔DMA〕；导热系数〔稳态热流法、激光散射法〕。裂解分析：熔融指数测试〔MFR〕。断口分析：〔SEM〕，X〔EDS〕等。物理性能分析：硬度计，拉伸试验机，万能试验机等。05复合材料失效分析韧性，良好的环境抗力等优点，因此在实际生产中得以广泛应用。失效模式常用手段无损检测：射线检测技术〔X射线、γ〕，工业CT,康普顿背散射成像〕，红外热波检测技术，声放射检测技术，涡流检测技术，微波检测技术，激光全息检验法等。成分分析：X射线荧光光谱分析〔XRF〕等，参见高分子材料失效分析中成分分析。热分析：机械分析〔DMTA〕、动态介电分析〔DETA〕。破坏性试验：〔FIB〕制样、离子研磨〔CP〕制样〕。06涂层镀层失效分析失效模式镀层脱落，变色失效等。常用手段成分分析：参