隨著塑封器件高可靠性應(yīng)用日益廣泛，塑封產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)需求不斷增加，分析了塑封器件可能存在的熱機(jī)械缺陷、腐蝕、爆米花效應(yīng)、以及生產(chǎn)工藝中可能引入的封裝、芯片粘接、純化層程等缺陷，從設(shè)計(jì)和工藝角度給出控制措施。介紹了國內(nèi)外高可靠性塑封器件篩選、鑒定檢驗(yàn)的典型流程及質(zhì)量控制措施，用于在生產(chǎn)階段剔除潛在缺陷的不合格品，保證產(chǎn)品具有高可靠性。

高可靠性塑封器件質(zhì)控措施

例如特殊處理的銅框架，低水汽含量、高粘接力環(huán)氧樹脂塑封料，低水汽含量、高剪切強(qiáng)度銀漿，具有一定硬度和延展性的高純金絲，盡可能弱化影響粘接強(qiáng)度的因素。上芯后進(jìn)行特殊前固化(無氧化)，防止框架氧化，清除銀漿中吸附的水汽。壓焊后對引線框架進(jìn)行等離子干法清潔處理，保證框架沒有氧化和外來物沾污，適當(dāng)提高塑封壓力和保溫時(shí)間。封裝樣品在高溫貯存、強(qiáng)加速穩(wěn)態(tài)濕熱、再流焊試驗(yàn)后，經(jīng)超聲檢測，未發(fā)生分層，按GJBS97A-96標(biāo)準(zhǔn)B級產(chǎn)品要求進(jìn)行例行試驗(yàn)和長壽命試驗(yàn)后，仍未發(fā)生分層。該試驗(yàn)結(jié)果表明，通過失效機(jī)理分析，選擇合適的封裝材料，改進(jìn)工藝技術(shù)，可以有效地在設(shè)計(jì)、工藝加工階段，控制缺陷數(shù)量，大大降低塑封器件早期失效及使用期失效的可能性。

此外，需要--套行之有效的規(guī)范，在生產(chǎn)階段通過篩選、鑒定檢驗(yàn)的方式，剔除有缺陷的不合格品，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，使產(chǎn)品滿足高可靠性應(yīng)用的要求。

為了降低塑封器件在高可靠性領(lǐng)域應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn),篩選、鑒定檢驗(yàn)程序-般重點(diǎn)考慮以下方面的試驗(yàn):耐潮濕性、環(huán)境適應(yīng)性及工作特性、高溫老化壽命,推薦使用設(shè)備：恒溫恒濕試驗(yàn)箱、快速溫變試驗(yàn)箱、高溫老化試驗(yàn)箱、高低溫濕熱交變試驗(yàn)箱等設(shè)備，可根據(jù)具體的試驗(yàn)指標(biāo)選擇對應(yīng)溫濕度可靠性試驗(yàn)箱。

高可靠性塑封器件篩選

篩選分為非應(yīng)力篩選和應(yīng)力篩選。非應(yīng)力篩選用于剔除設(shè)計(jì)、工藝上的明顯缺陷，以及部分早期失效的產(chǎn)品，主要有外部目檢、X射線、超聲掃描。電測試等。應(yīng)力篩選必須對器件施加足夠負(fù)載，加速有缺陷器件失效，剔除潛在缺陷的器件。溫度循環(huán)、高溫老煉等均屬于應(yīng)力篩選。篩選項(xiàng)不能引入新的失效機(jī)理，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)和安排。圖1是SSB-1-C給出的塑封器件典型篩選流程圖。主要包括外部目檢、溫度循環(huán)、X射線、超聲掃描、高溫老煉等項(xiàng)目，PDA要求小于5%。

針對國內(nèi)塑封軍用器件的生產(chǎn)，GJB7400-2011給出了篩選要求，具體試驗(yàn)方法和條件引用GJB548B-2005《微電子器件試驗(yàn)方法和程序》，篩選試驗(yàn)流程見圖2。與國外篩選流程比較，該標(biāo)準(zhǔn)流程由于主要針對器件制造廠能力評估而制定，因此更嚴(yán)格。

其中，溫度循環(huán)用于測定器件承受極端高。低溫的能力，試驗(yàn)條件可參照GJB548B-2005方法1010.1嚴(yán)格控制。高溫老煉試驗(yàn)的目的是為了剔除具有固有缺陷或工藝控制不當(dāng)引人的缺陷，可能造成與時(shí)間和應(yīng)力有關(guān)的早期失效的器件。老煉溫度范圍應(yīng)該根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境選擇，如宇航用器件老煉。溫度須達(dá)到125℃。

為了盡可能減少搬運(yùn)次數(shù)，篩選一般只要求做頂視面X射線檢查。發(fā)現(xiàn)以下情況被視為不合格:

(1)空洞:接觸區(qū)空洞超過整個(gè)接觸面積的1/2;單個(gè)空洞橫貫芯片的整個(gè)長度或?qū)挾确秶⒊^整個(gè)預(yù)定接觸面積的10%;(2)半導(dǎo)體芯片的裂紋、破裂或碎片:(3)半導(dǎo)體芯片底部過分的凹入;(4)有缺陷的密封:(5)不合適的間隙。圖3是對某軍用塑封QFP100產(chǎn)品進(jìn)行X射線檢查時(shí)，剔除的典型不合格品圖像。超聲檢測是檢測塑封器件分層情況的最有效手段。塑封器件篩選中的超聲檢測，主要用于找出器件的芯片表面及引出端焊線鍵合區(qū)的嚴(yán)重缺陷，通常也只要求做頂部檢查。接收判據(jù)包括:(1)裂紋:塑料封裝內(nèi)與鍵合引線交叉的裂縫;從任一引線指至任一內(nèi)部特征物(引腳、芯片。芯片粘接側(cè)翼)的內(nèi)部裂紋，其長度超過相應(yīng)間距的1/2;任何延伸至封裝表面的裂紋;(2)空洞:跨越鍵合絲的模塑料的任何空洞;芯片區(qū)內(nèi)有任何模塑料內(nèi)部的空洞，其他區(qū)域大于0.25mm;(3)分層:芯片與模塑料間任何可測量的分層;引出端引線鍵合區(qū)的任何分層，大于引腳內(nèi)部長度2/3的分層。