集成电路封装中的缺陷与失效课件.ppt

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1、集成电路封装中的缺陷与失效目录/Contents010203封装缺陷与失效概述封装缺陷的主要类型封装失效的主要类型 02封装缺陷的主要类型4 封装缺陷的主要类型封装缺陷的主要类型封装工艺生产的封装缺陷具有随机特性，会直接影响封装材料的质量。空洞、固化不完全和塑封料不均匀等都属于此类缺陷。此外，封装工艺也能导致塑封器件内部非密封单元的缺陷，如引线弯曲、芯片裂缝和毛边。封装界面也易受封装工艺的影响而出现分层和粘接不牢。5 u树脂流动而产生的拖曳力u引线架变形u气泡的移动u过保压/迟滞保压u填充物的碰撞引线变形引线变形6 底座偏移指的是支撑芯片的载体（芯片底座）出现变形或位移。上下层模塑腔体内不均匀

2、的塑封料流动会导致底座偏移。影响底座偏移的因素包括塑封料的流动特性、引线框架的组装设计以及塑封料和引线框架的材料属性。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，容易发生底座偏移和引脚变形。底座偏移底座偏移7 翘曲翘曲翘曲变形的发生是因为材料间彼此热膨胀系数的差异及流动应力的影响再加上黏着力的限制，导致了整个封装体在封装过程中受到了外界温度变化的影响，材料间为了释放温度影响所产生的内应力，故而通过翘曲变形来达到消除内应力的目的。这一现象在再流焊接器件中最易发生。8 影响翘曲的参数及改进措施影响翘曲的参数及改进措施（1）焊膏印刷和放置精度。这是所要控制的所

3、有元器件中最明显的参数，这类参数主要是面向设备的，在所有阶段，它都能很好地根据生产规程去实施，从而维护好印刷和安装用的机器设备。通过这样做，能减少这类问题。（2）印刷的清晰度和精确度。印刷的清晰度和精确度会直接引翘曲发生，因为它能有效改变衬垫的配置且增加相反元器件端点之间的不平衡。因此，定期对如下的参数进行检查和良好控制是非常重要的。检查印刷配准参数，当发现错误的配准时进行纠正。经常清洗模板，避免阻塞。经常检查焊膏，确信其不能太干燥。确信支撑印制电路板的底基平实。9（3）放置精度。如印刷精度一样，不当放置会造成翘曲缺陷。为使机器故障最小化，以下方面需要检查和控制：因为元器件的拾取点很小，检查进

4、料器使它基部对准非常重要。确信支撑印制电路板的XY平台平坦而坚固。放置对准要有精密控制，其放置速度要很慢。确定常用拾取工具的适当喷嘴尺寸。影响翘曲的参数及改进措施影响翘曲的参数及改进措施10 翘曲是因为双极元器件两端受力的不平衡造成的，而其受力则依赖于焊接及衬垫的表面特性，焊接材料和印制电路板最终会对翘曲有一些影响，主要包括：（1）焊接合金。（2）焊膏粘贴特性。（3）焊膏量。（4）热传递效率。翘曲的影响因素翘曲的影响因素11 集成电路的裸芯片一般由单晶硅制成，单晶硅具有金刚石结构，晶体硬而脆。硅片在受力或者表面具有缺陷的情况下易于开裂和脆断，因此芯片的开裂成为集成电路封装失效的重要原因之一。硅

5、芯片裂纹可形成于晶可形成于晶圆减薄、圆片切割、芯片粘贴、引线键合等需要应力作圆减薄、圆片切割、芯片粘贴、引线键合等需要应力作用的工艺过程中用的工艺过程中。如果芯片微裂纹没有扩展到引线区域则不易被发现，更为严重的一般在工艺过程中无法观察到芯片裂纹，甚至在芯片电学测试过程中，含有微裂纹芯片的电特性与无微裂纹芯片的电特性几乎相同，但微裂纹会影响封装后器件的可靠性和寿命。芯片破裂芯片破裂12 分层或粘接不牢是指在塑封料和其相邻材料界面之间的分离，也称为芯片开裂。在芯片的封装过程中，开裂现象不仅仅存在于芯片内部，通常也会存在于芯片封装中各种材料的结合面上，形成界面开裂现象。在界面开裂的初期，芯片的各个部

6、分仍可以形成良好的电气连接，但是随着芯片使用时间的增加，热应力以及电化学腐蚀进一步加剧，会使得界面开裂现象不断发展，从而使得芯片的电气特性遭到破坏，导致集成电路的可靠性问题。故界面开裂也是芯片封装中常见的缺陷之一。分层分层13 封装工艺中，气泡嵌入环氧树脂中形成空洞。空洞可以发生在封装工艺中任意阶段，包括转移成型、填充、灌封和塑封料置于空气中的印刷。但是，通过最小化空气量，如排空或抽真空，可以减小空洞。空洞和孔洞空洞和孔洞14 塑封料材料成分或尺寸的不均匀性足以导致翘曲和分层时，将被当作一种缺陷。非均匀的塑封体厚度会导致翘曲和分层。一些封装技术，如转移成型、成型压力和灌注封装技术不易产生厚度不

7、均匀的封装缺陷。晶圆级塑封印刷因其工艺特点而特别容易导致不均匀的塑封厚度。为了确保获得均匀的塑封层厚度，应固定晶圆载体使其倾斜度最小以便于刮刀安装。此外，需要进行刮刀位置控制以确保刮刀压力稳定，从而获得均匀的塑封层厚度。在硬化前，当填充粒子在塑封料中局部区域聚集并形成不均匀分布时，会导致不同质或不均匀的材料组成。塑封料的不充分混合将会导致封装灌封过程中不同质现象的发生。不均匀封封装不均匀封封装15 毛边是指在塑封成型工艺中已通过分型线并沉积在器件引脚上的模塑料。夹持压力不足是产生毛边的主要原因。如果引脚上的模塑料没及时清除，将导致组装阶段发生各种问题，例如，在下一个封装阶段中键合或黏附不充分。

8、树脂泄露使较疏的毛边形成。毛边毛边16 外来颗粒外来颗粒在封装工艺中，封装材料中外来颗粒的存在是由于其暴露在污染的环境、设备或材料中。外来颗粒会在封装中扩散并留在封装内的金属部位上，如IC芯片和引线键合点，从而导致腐蚀和其他后续可靠性问题。17 不完全固化不完全固化封装材料的特性如玻璃化转化温度受固化程度的影响。因此，为了最大化实现封装材料的特性，必须确保封装材料完全固化。固化时间不足和固化温度偏低是导致不完全固化的主要原因。在很多封装方法中，允许采用后固化的方法以确保封装材料完全固化。另外，在两种封装料的灌注中，混合比例的轻微变化都将导致不完全固化，进一步体现了精确配比的重要性。18 封装缺陷和失效封装缺陷和失效概述概述影响因素影响因素感谢聆听！