芯片封装可靠性系统培训ppt课件

1、“集成电路封装可靠性原理、案例分析及方案处理高级研修班可靠性常用术语集成电路封装常用可靠性实验对应的缺陷工程产品防湿等级定义防湿等级 非密封包装形状下存放期 规范吸湿考核条件LEVEL 1 在小于30C/85%相对湿度无期限 85C/85% 168小时LEVEL 2 在30C/60%条件下1年 85C/60% 168小时LEVEL 3 在小于30C/60%条件下1周 30C/60% 192小时 加速=60C/60% 40小时 SAMPLE：50 塑料封装是非气密封装 塑料封装属于非气密封装,塑料封装采用的塑封料和导电胶是有一定吸水率的资料,其吸水率通常在千分之几到千分之十几左右,产品吸收一定程

2、度的湿气之后,在波峰焊或者红外回流焊时,湿气在高温下迅速膨胀,从而产消费品内部的界面分层，导致衔接线开路、芯片损伤等缺陷，严重的呵斥胶体鼓胀或裂开,即我们常说的爆米花效应.普通来讲如回风炉温度由240C变成260 C ,那么其蒸气压变成原来的2.12倍.爆米花效应不是QFP产品的特有的，SOP、SSOP、TSSOP等产品也由于吸湿经常产生如产品曾经吸湿运用前如何处置对产品进展烘烤，烘烤条件普通为:a.)低温器件容器在40+5/-0,5%RH下烘烤192小时 如装在塑料管里的SOP产品b.)对编带产品在6580下烘烤4872小时c.)高温器件容器在115125 下烘烤8小时, 如装在托盘里的QF

3、P产品产品防湿等级对应的不同包装要求LEVEL 1 产品在小于30C/85%相对湿度下存放时,包装无特殊要求;LEVEL 2 产品在30C/60%条件下1年内存放时,包装无特殊要求 但是很多情况下,特别是产品在南方存放时,湿度比较高, 产品要到达1年的存放期,包装要作适当的防湿措施;LEVEL 3 在小于30C/60%条件下,包装无防湿措施仅能保管1周, 所以产品如要长时间保管,应该采取密封包装; LEVEL3产品防湿标签例子留意: 袋内含湿敏器件1.器件在密封袋内的寿命为：温度40，湿度90%下的寿命是12个月2.密封袋开封后，需求进展红外回流、气相回流、波峰焊或等效处置的器件必需按照以下条

4、件进展：a.)工厂条件为温度30，湿度60%时，168小时假设此处空白，参见相邻的条码标签内安装b.)在湿度20%的环境下储存3.假设器件符合以下条件，要求安装前烘烤.a.)温度为23加减5度时，湿度指示卡的读数10%.b.)不符合2a或2b.4.假设要求烘烤，器件烘烤时间为:a.)低温器件容器在40+5/-0,5%RH下烘烤192小时b.)高温器件容器在115加减5下烘烤8小时口袋密封日期：(假设此处空白，参见相邻的条码标签)产品防湿等级实验流程*芯片来源改换时可以也按照流程做可靠的实验,正常后再开场批量消费湿气敏感等级和那些要素有关1.和封装方式有关,湿气敏感度按照封装方式由强到弱的大致顺

5、序为 BGATQFPLQFPQFPTSSOPSSOPSOPSOTTOSDIPDIP2.和塑封资料吸水率、粘结力、耐高温性能有关3.和导电胶的挥发物、吸水率、粘结力、耐高温性能有关 4.和产品的芯片大小、封装的引线框架基岛大小、封装体内塑封料本身结合面积占塑封面子积有关5.和各站封装工艺有关6.与产品的设计构造有关* 一切表贴封装的产品芯片与基岛面积比最小为30%. 假设低于30%需进展工程风险评价(做MSL考核), 除非该封装可靠性的工程曾经覆盖该框架的该情况塑封料对产品可靠性的影响塑封料对产品可靠性的影响是非常大的塑封料对产品可靠性的影响塑封料的成分1 SPIRAL FLOW CM 2 GE

6、L TIME AT 175度3 VISCOSITY Pa.s4 THERMAL EXPANSION 1 *10E-5/度5 THERMAL EXPANSION 2 *10E-5/度6 TG7 THERMAL CONDUCTIVITY cal/cm*sec*度8 FLEXURAL STRENGTH AT 25度 kgf/mm*mm9 FLEXURAL MODULUS AT 25度 kgf/mm*mm10 FLEXURAL STRENGTH AT 240度 kgf/mm*mm11SPECIFIC GRAVITY 12 VOLUME RESISTVITY AT 150度 OM-cm13 UL FLA

7、ME CLASS14 WATER ABOSORPTION (BOLLING 24 HOURS)15 EXTRACTED NA+(PPM)16 EXTRACTED CL-(PPM)17 FILLER DIAMETER (um)18 PH19 SHORE D HARDNESS20 SHRINKAGE塑封料对产品可靠性的影响塑封料对产品可靠性的影响高粘结力低吸水率高抗弯强度PH值5.27.5低卤素低应力高稳定性我们需求什么样的塑封料1.对薄形而且面积大的产品要充分思索料饼的吸湿性带来的失效风险，以及料饼收缩带来的产品翘曲。2.对芯片在塑封体内占的面积很大的时候，必需思索到冲切等时候受的力很多直接加到

8、芯片上，塑封料的抗弯强度、模量要被思索。3.对散热要求高的产品更应充分思索塑封料的散热系数、玻璃化温度与对低应力的要求的平衡，现实上塑封料的高散热系数与低应力有时侯是一对矛盾，必要时可以采用添加了高散热资料的塑封料。4.数字通讯的高频率的、功率的、电源调整的、CMOS栅的厚度与1的要求有直接的关系、存储器类的等特殊要求要被充分思索。5.大量消费前做好小批量实验和确认任务。导电胶对产品可靠性的影响导电胶对产品可靠性的影响也是非常大的导电胶对产品可靠性的影响导电胶对产品可靠性的影响BGA 常用2025D -不导胶 2100A-导电胶覆晶胶(白色硅胶)的成份和作用在产品压焊后塑封前对产品芯片外表点胶

9、,来防止芯片电性能受塑封料应力的影响,从而到达封装良率高而稳定的作用.但是芯片外表点胶也会影响产品散热，对TO220来说这个工艺会呵斥产品运用时爆管添加。可靠性方面能否会有影响需进一步评价。化学物质名称含量%聚二甲基硅氧烷94%二氧化硅4%钛白粉1%含氢硅油1%导电胶对产品可靠性的影响导电胶对产品可靠性的影响如何从工艺角度做到产品零分层W/B站工艺控制要点：球焊温度的控制，包括预热区、任务区和冷却区在轨道上异常停留时间的控制球焊参数优化防止弹坑、CRACK铜线产品气体的流量和氢气的含量控制第二点针印控制劈刀寿命控制球厚、球直径、铝挤出球直径、铝残留、IMC、推力、拉力8. 球焊机器类型的选择9

10、.不同编号球焊机器参数的误差补偿10.线夹的维护保养11. 紧缩气气压的稳定性12.劈刀的选择13.打火参数的控制14. 焊线的选择，包括供应商的选择15. 在线时间控制16.空气中硫含量控制如何从工艺角度做到产品零分层时间控制：封装工艺控制要关注的要点小结：磨片进刀速度、转速、磨片厚度、去离子水电导率、粗糙度、应力残留控制划片进刀速度、转速、切割深度、防静电措施、裂痕和崩角控制装片压力、顶针、吸嘴、银浆头的选用、压伤控制、反面顶针印、胶厚度控制装片烘烤曲线、烘箱类型选择、挥发物沾污及框架氧化控制球焊第一点参数、焊针的选用、预热及球焊温度、弧度、球焊深度 IMC 弹坑 CRACK控制、针印痕迹

11、控制BGA塑封前等离子清洗效果和水珠角度丈量控制塑封模具的设计如顶杆位置、脱模角度、侧面粗糙度、能否开齿及塑封温度、压强、速度、胶体错位、胶体偏心、注胶口厚度、分层和开裂控制后固化温度、时间、翘曲和铰链反响程度的控制冲塑刀片与胶体的间隔、刀片外形如倒角控制、产品受力和分层控制电镀去飞边工艺、电镀电流、前处置、后处置、镀液成份、易焊性控制、机械 化学 电 受力和分层控制切筋成形和切割分别时产品胶体受力情况的监控显微镜检查裂痕和SAT、共面性、防静电对薄形产品激光打印打印深度的控制对产品的烘烤和真空包装、对防湿等级在MSL2、MSL3的产品在包装时的防湿和对应包装控制4如何从工艺角度做到产品零分层

12、Detectable Defects 1.Delamination2.Package Crack3.Die Crack4.Void如何分析超声扫描的结果如何分析超声扫描的结果超声扫描结果与切片和SEM的验证对照SEM的标尺为1um很重要如何分析超声扫描的结果超声扫描结果的判别PRECON实验前后： 1芯片外表不得有分层 2焊线区域不得有分层 3非有效区直插式产品正面分层面积不得超越10%,反面不得超越20% 非有效区外表贴装式产品正面分层面积不得超越5%,反面不得超越10% 客户要求零分层的应按照客户要求 笔记本电脑、平安控制件、军用、高可靠工业控制类按照零分层要求 4芯片和基岛衔接面TSCA

13、N结果分层面积不得超越5% 5可靠性实验前后分层变化率不得大于5%如何分析超声扫描的结果分层与失效的关系：CSCAN扫描分层显示波形没有完全反波的不一定会呵斥产品失效 分层的间隔根本在0.1um0.2um级别，能否会失效需求验证；TSCAN扫描运用软件判别为红色，而且红色在打线区，根本上这 个产品会呵斥运用失效宏大的风险；分层的间隔根本在1um级别没有分层的产品不一定不失效，如ELQFP大基岛的焊接时塑封料的 形变呵斥焊线与基岛脱开，如BGA焊接时BALL LIFT，这些异常很多 情况下不一定能看到分层，如可靠性PCTHAST后球与铝层脱开呵斥 失效，也普通与分层无关。 铜丝球焊具有的优势：1

14、价钱优势2导电性和导热性均好于金线3冲弯率好于金线 铜线产品的可靠性保证铜丝球焊的难点：1铜容易被氧化，键合工艺不稳定2铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。 键合时需求施加更 大的超声能量和键合压力， 因此容易对硅芯片呵斥损伤甚至是破坏。铜线产品的可靠性保证铜丝球焊的难点的处理方法：1 防止氧化-在键合时加氮氢混合气体2 防止对硅芯片损伤-对芯片本身提出了要求,详细见下页 -严厉控制加工工艺,做好弹坑和 CRACK检查 3芯片压区设计和工艺的支持，如AL压区的AL-SI-CU成分， 防止CUP的设计等铜线产品的可靠性保证铜线键合对芯片的要求,芯片铝层厚度最低要求压区下二氧化硅层要大于4000埃铜线产品的可靠性保证铜线键合对芯片压区要求铜线产品的可靠性保证铜线键合对芯片压区要求铜线产品的可靠性保证铜线键合产品的本卷须知压区下有图形的产品尽量不要用铜线键合高可靠性要求