電子封裝中的可靠性問(wèn)題

電子封裝中的牢靠性問(wèn)題電子封裝中的牢靠性問(wèn)題去分析缺陷產(chǎn)生的緣由。效。失效的負(fù)載類(lèi)型又可以分為機(jī)械、熱、電氣、輻射和化學(xué)負(fù)載等。影響封裝缺陷和失效的因素是多種多樣的，材料成分和屬性、封裝設(shè)計(jì)、環(huán)境因素，但是這個(gè)方法需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間和設(shè)備修正，效率低、花費(fèi)高。在分析失效機(jī)理的過(guò)程中，承受魚(yú)骨圖〔因果圖〕展現(xiàn)影響因素是行業(yè)通用的6Ms方法、材料、量度、人力和自然力等六個(gè)維度分析影響因素。奠定了良好根底。01機(jī)械載荷包括物理沖擊、振動(dòng)、填充顆粒在硅芯片上施加的應(yīng)力〔如收縮應(yīng)力〕和慣性力〕等。材料對(duì)這些載荷的響應(yīng)可能表現(xiàn)為彈性形變、蠕變開(kāi)裂等等。02熱載荷可能會(huì)導(dǎo)致器件內(nèi)易燃材料發(fā)生燃燒。03電載荷漏電流、熱致退化等。04化學(xué)載荷如吸潮后的介電常數(shù)、耗散因子等的變化〕都格外關(guān)鍵。在高電壓轉(zhuǎn)換器加速試驗(yàn)來(lái)鑒定塑封料是否易發(fā)生該種失效。的總和。封裝缺陷的分類(lèi)封裝、毛邊、外來(lái)顆粒和不完全固化等。01引線(xiàn)變形xLx/L來(lái)表示。引線(xiàn)彎曲可能會(huì)導(dǎo)致電器短路〔特別I/O器件封裝中〕。有時(shí)，彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致鍵合點(diǎn)開(kāi)裂或鍵合強(qiáng)度下降。影響引線(xiàn)鍵合的因素包括封裝設(shè)計(jì)、引線(xiàn)布局、引線(xiàn)材料與尺寸、模塑料屬性、引線(xiàn)斷裂載荷和引線(xiàn)密度等等。02底座偏移底座偏移指的是支撐芯片的載體〔芯片底座〕消滅變形和偏移。會(huì)導(dǎo)致底座偏移。線(xiàn)框架的材料屬性。薄型小尺寸封裝〔TSOP〕和薄型方形扁平封裝〔TQFP〕等封裝器件由于引線(xiàn)框架較薄，簡(jiǎn)潔發(fā)生底座偏移和引腳變形。03翹曲封球柵陣列〔PBGA〕器件中，翹曲會(huì)導(dǎo)致焊料球共面性差，使器件在組裝到印刷電路板的回流焊過(guò)程中發(fā)生貼裝問(wèn)題。翹曲模式包括內(nèi)凹、外凸和組合模式三種。CTE失配和固化壓縮收縮。后者一開(kāi)頭并沒(méi)有受到較ICTg收縮。減小翹曲。04芯片裂開(kāi)生的步驟。會(huì)影響到任何敏感構(gòu)造。3D3D因素包括芯片疊層構(gòu)造、基板厚度、模塑體積和模套厚度等。05分層段或者器件使用階段。CTE械應(yīng)力，從而導(dǎo)致分層?？梢砸罁?jù)界面類(lèi)型對(duì)分層進(jìn)展分類(lèi)：空洞1~300Tor〔760Tor〕。沿和吸附的熔體前沿進(jìn)入半模頂部區(qū)域，從而形成起泡。不均勻封裝特點(diǎn)，而特別簡(jiǎn)潔導(dǎo)致不均勻的塑封厚度。厚度。質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。毛邊毛邊是指在塑封成型工藝中通過(guò)分型線(xiàn)并沉積在器件引腳上的模塑料。樹(shù)脂泄漏是較稀疏的毛邊形式。外來(lái)顆粒在封裝中集中并聚攏在封裝內(nèi)的金屬部位上〔IC〕，從而導(dǎo)致腐蝕和其他的后續(xù)牢靠性問(wèn)題。不完全固化保封裝材料的完全固化。而且要留意保證封裝料比例的準(zhǔn)確配比。封裝失效的分類(lèi)致塑封料界面分層或者裂開(kāi)。01分層層的外部載荷和應(yīng)力包括水汽、濕氣、溫度以及它們的共同作用?！不蛘羝T導(dǎo)220℃〔110~200℃高，較簡(jiǎn)潔發(fā)生分層問(wèn)題。〔剪和形式應(yīng)力等用，從而弱化和降低界面的化學(xué)鍵合?！踩缟弦黄兴岬降睦铀铣蓺怏w的存在，有利于避開(kāi)氧化。芯片界面之間的良好粘結(jié)，但卻難以從模具型腔內(nèi)去除。對(duì)樹(shù)脂裂縫的影響較小。02氣相誘導(dǎo)裂縫〔爆米花現(xiàn)象〕QFP和TQFP球下面的硅凹坑等。裂縫。125℃下烘烤03脆性斷裂〔如硅芯片缺陷。04韌性斷裂料中，因聚合樹(shù)脂的黏塑特性，仍舊可能發(fā)生韌性斷裂。05疲乏斷裂施加到塑封材料上的濕、熱、機(jī)械或綜合載荷，都會(huì)產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)力。疲乏失效是一種磨損失效機(jī)理，裂縫一般會(huì)在連續(xù)點(diǎn)或缺陷位置萌生?！病搽A段Ⅱ〕；〔階段Ⅲ〕。在周期性應(yīng)力下，階段Ⅱ的疲乏裂疲乏裂縫擴(kuò)展的典型值〔3〕。加速失效的因素環(huán)境和材料的載荷和應(yīng)力，如濕氣、溫度和污染物，會(huì)加速塑封器件的失效。塑封工藝正在封裝失效中起到了關(guān)鍵作用，如濕氣集中系數(shù)、飽和濕氣含量、離子導(dǎo)致失效加速的因素主要有潮氣、溫度、污染物和溶劑性環(huán)境、剩余應(yīng)力、自然環(huán)境應(yīng)力、制造和組裝載荷以及綜合載荷應(yīng)力條件。潮氣能加速塑封微電子器件的分層、裂縫和腐蝕失效。在塑封器件中，潮氣是Tg、彈性模量和體積電阻率等特性。裝材料屬性、濕氣集中系數(shù)和金屬間集中等失效?！餐ǔ榄h(huán)氧〕。塑料封裝體一般不會(huì)被腐蝕，的腐蝕。特性。由于模塑料的收縮大于其他封裝材料，因此模塑成型時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力是相當(dāng)大的?？梢猿惺軕?yīng)力測(cè)試芯片來(lái)測(cè)定組裝應(yīng)力。熱環(huán)境下工作的產(chǎn)品要求承受抗降解聚合物。塑封器件組裝時(shí)消滅的爆米花現(xiàn)象就是一個(gè)典型的例子。常被應(yīng)用于以缺陷部件篩選和易失效封裝器件鑒別為目的的加速試驗(yàn)設(shè)計(jì)。失效分析簡(jiǎn)介失效事故等方面具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。失效分析流程1失效分析流程各種材料失效分析檢測(cè)方法01PCB/PCBA失效分析PCB作為各種元器件的載體與電路信號(hào)傳輸?shù)臉屑~已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的較性。2PCB/PCBA失效模式常用手段無(wú)損檢測(cè)：XCT，C-SAM檢測(cè)，紅外熱成像。外表元素分析：掃描電鏡及能譜分析〔SEM/EDS〕；顯微紅外分析〔FTIR〕；俄歇電子能譜分析〔AES〕；X射線(xiàn)光電子能譜分析〔XPS〕；。熱分析：〔DSC〕；熱機(jī)械分析〔TMA〕；熱重分析〔TGA〕；動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析〔DMA〕；導(dǎo)熱系數(shù)〔穩(wěn)態(tài)熱流法、激光散射法〕。電性能測(cè)試：擊穿電壓、耐電壓、介電常數(shù)、電遷移。破壞性能測(cè)試：02電子元器件失效分析牢靠性工作的根本任務(wù)是提高元器件的牢靠性。失效模式常用手段電測(cè)：無(wú)損檢測(cè)：開(kāi)封技術(shù)〔機(jī)械開(kāi)封、化學(xué)開(kāi)封、激光開(kāi)封〕；〔微區(qū)分析技術(shù)〔FIB、CP〕。制樣技術(shù)：開(kāi)封技術(shù)〔機(jī)械開(kāi)封、化學(xué)開(kāi)封、激光開(kāi)封〕；〔微區(qū)分析技術(shù)〔FIB、CP〕。顯微形貌分析：光學(xué)顯微分析技術(shù)；掃描電子顯微鏡二次電子像技術(shù)。外表元素分析：掃描電鏡及能譜分析〔SEM/EDS〕；俄歇電子能譜分析〔AES〕；二次離子質(zhì)譜分析〔SIMS〕。無(wú)損分析技術(shù)：X三維透視技術(shù)；反射式掃描聲學(xué)顯微技術(shù)〔C-SAM〕。03金屬材料失效分析個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，因此金屬材料的質(zhì)量值得關(guān)注。失效模式常用手段金相分析；X成分分析：直讀光譜儀、X射線(xiàn)光電子能譜儀〔XPS〕、俄歇電子能譜儀〔AES〕等。物相分析：X〔XRD〕。剩余應(yīng)力分析：機(jī)械性能分析：萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、硬度試驗(yàn)機(jī)等。5拉伸試驗(yàn)材料斷裂面掃描電鏡圖像04高分子材料失效分析根本緣由及機(jī)理，來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量、工藝改進(jìn)及責(zé)任仲裁等方面。失效模式常用手段成分分析：傅里葉紅外光譜儀〔FTIR〕；顯微共焦拉曼光譜儀〔Raman〕；掃描電鏡及能譜分析〔SEM/EDS〕；X射線(xiàn)熒光光譜分析〔XRF〕；〔GC-MS〕；〔PGC-MS〕；核磁共振分析〔NMR〕；俄歇電子能譜分析〔AES〕；X〔XRD〕；飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析〔TOF-SIMS〕。熱分析：熱機(jī)械分析〔TMA〕；熱重分析〔TGA〕；動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析〔DMA〕；導(dǎo)熱系數(shù)〔穩(wěn)態(tài)熱流法、激光散射法〕。裂解分析：熔融指數(shù)測(cè)試〔MFR〕。斷口分析：〔SEM〕，X〔EDS〕等。物理性能分析：硬度計(jì)，拉伸試驗(yàn)機(jī)，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等。05復(fù)合材料失效分析韌性，良好的環(huán)境抗力等優(yōu)點(diǎn)，因此在實(shí)際生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。失效模式常用手段無(wú)損檢測(cè)：射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)〔X射線(xiàn)、γ〕，工業(yè)CT,康普頓背散射成像〕，紅外熱波檢測(cè)技術(shù)，聲放射檢測(cè)技術(shù)，渦流檢測(cè)技術(shù)，微波檢測(cè)技術(shù)，激光全息檢驗(yàn)法等。成分分析：X射線(xiàn)熒光光譜分析〔XRF〕等，參見(jiàn)高分子材料失效分析中成分分析。熱分析：機(jī)械分析〔DMTA〕、動(dòng)態(tài)介電分析〔DETA〕。破壞性試驗(yàn)：〔FIB〕制樣、離子研磨〔CP〕制樣〕。06涂層鍍層失效分析失效模式鍍層脫落，變色失效等。常用手段成分分析：參