封装可靠性及失效分析
BGA失效分析报告
随着电子设备向高集成度、高可靠性 方向发展，BGA封装广泛应用于各类 电子产品中。然而，BGA失效问题逐 渐凸显，对产品性能和可靠性产生严 重影响。
BGA封装介绍
01
BGA封装特点
高密度、低电感、低热阻、易于 实现高速信号传输等。
02
BGA封装工艺流程
03
BGA失效类型
芯片粘接、引脚焊接、塑封固化 等。
01
03
一款笔记本电脑在使用过程中频繁出现蓝屏和死机现 象，拆解后发现芯片与BGA基板间的粘接材料老化，
芯片脱落导致电路故障。
04
一款平板电脑在使用过程中突然发生屏幕破裂，经检 查发现BGA封装体存在制造缺陷，无法承受机械冲击 。
失效影响分析
性能下降
BGA失效会导致电路性能下降，引发 各种故障现象，如死机、重启、数据 丢失等。
可靠性。
04 BGA失效预防和改进措施
优化封装设计
优化封装设计是预防BGA失效的重要 措施之一。
通过改进BGA的封装设计，可以减少 潜在的缺陷和问题，提高其可靠性和 稳定性。这包括优化焊球间距、改进 焊球材料和减小焊球直径等措施。
提升制造工艺水平
提升制造工艺水平是降低BGA失效风险的关键。
通过采用先进的制造技术和设备，提高BGA的制造精度和一致性，可以显著降低制造过程中可能出现的缺陷和问题。这包括 采用高精度的焊接设备、优化焊接工艺参数和加强过程控制等措施。
BGA失效进行分析和预测，为预防性维护提供支持。
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安全风险
对于关键性电子设备，BGA失效可能 引发严重安全问题，如设备损坏、数 据泄露或人身伤害等。
生产成本
芯片封装中的失效机理与故障分析研究
芯片封装中的失效机理与故障分析研究芯片封装是集成电路制造过程中至关重要的一步，它将芯片保护起来，并与外部环境进行连接。
然而，封装过程中可能会出现各种失效和故障，这对芯片的性能和可靠性产生了负面影响。
为了提高芯片的可靠性和稳定性，科学家和工程师们一直在研究芯片封装中的失效机理和故障分析方法。
芯片封装失效机理主要包括三个方面：热失效、机械失效和化学失效。
其中，热失效是最常见的问题之一。
当芯片工作时，产生的热量会使芯片封装材料膨胀和收缩，这可能导致封装材料与芯片之间的粘合层剪切、脱离或者开裂。
此外，温度变化也会导致封装材料的劣化，使其电绝缘性能下降，从而引发故障。
机械失效主要是由于外部力导致封装材料的物理损坏。
芯片封装材料通常是脆性材料，如塑料、陶瓷等，容易在受力下发生裂纹和断裂。
例如，当芯片受到机械冲击或振动时，封装材料可能会剪切、断裂或者产生疲劳裂纹，从而导致芯片失效。
化学失效是由于封装材料与外部环境中的化学物质发生反应而导致的。
化学物质可以是氧气、湿气、有机物等。
当芯片封装材料与这些化学物质接触时，可能会发生氧化、腐蚀、电化学反应等，进而引发芯片故障。
为了解决封装失效问题，故障分析是至关重要的环节。
故障分析旨在确定芯片失效的原因，从而采取相应措施进行修复或预防。
故障分析通常包括以下几个步骤：首先，需要收集失效芯片的相关信息。
这包括失效芯片的型号、使用条件、失效模式等。
通过分析这些信息，可以初步确定芯片失效的可能原因。
其次，进行物理分析。
物理分析是指通过观察芯片失效的外观、形态和结构，来确定失效的机理。
例如，通过显微镜观察失效芯片的微观形貌，可以确定是否存在裂纹、剥离等现象。
此外，还可以使用X射线、电子束等技术进行进一步的材料分析，以确定材料的性质和存在的异常问题。
接下来，进行电学分析。
电学分析是指通过测量失效芯片的电性能参数，来判断芯片的电路结构是否正常。
例如，使用万用表、示波器等设备对芯片进行电流、电压、功率等参数的测量，以了解失效芯片的电路状态。
半导体器件可靠性与失效分析微电子
半导体器件可靠性与失效分析微电子
1.功能失效：指器件不能按照设计要求正常工作，如逻辑门无法实现
正确的逻辑功能。
2.电气失效：指器件发生电气故障，如短路、开路、漏电等。
3.热失效：由于器件内部寄生电阻、封装散热不良等原因，导致器件
温度升高，超过其承受范围，从而导致失效。
4.机械失效：指器件由于外力作用或压力过大等原因，发生物理损坏，如断裂、划伤等。
5.等离子体效应：在高电压或高频环境下，会产生等离子体，从而对
半导体器件产生有害影响。
为提高半导体器件的可靠性，需要进行失效分析，以了解器件失效的
原因
1.失效模式分析：对不同类型的失效进行分类和描述，以便查找相应
的失效原因。
2.加速寿命测试：通过在高温、高电压、高湿度等恶劣条件下进行长
时间测试，模拟器件在实际使用中的环境，加速失效过程，以便提前发现
问题。
3.失效分析方法：包括光学显微镜、电子显微镜、故障定位分析、X
射线衍射等多种方法，用于观察器件失效的具体细节，并找出失效的原因。
4.剖析和分析失效原因：通过对失效器件的分析和试验，找出失效的
原因和机理，如晶体缺陷、金属线断裂等。
5.提高设计和工艺：根据失效分析结果，改进器件的设计和工艺，以
提高器件的可靠性。
总之，半导体器件可靠性与失效分析在微电子领域中具有重要的意义，它不仅能提高半导体器件的可靠性，还能为微电子系统的设计和制造提供
理论指导和实践经验。
随着技术的进一步发展，可靠性和失效分析将继续
成为微电子行业的研究热点。
芯片设计中的可靠性与失效分析技术研究
芯片设计中的可靠性与失效分析技术研究近年来，随着电子设备的普及和需求的增加，芯片设计的可靠性和失效分析技术变得尤为重要。
芯片是电子产品板块中最核心的部分之一，需要经过严格的设计和测试，以确保其工作正常、稳定，并能在长期使用过程中实现高可靠性。
本文将针对芯片设计中的可靠性及失效分析技术进行研究和探讨。
一、可靠性分析技术：在芯片设计过程中，可靠性是至关重要的指标。
因为芯片一旦出现故障或失效，将会导致整个电子设备无法正常工作。
因此，为了提高芯片的可靠性，以下是一些常见的可靠性分析技术：1.1 温度分析：温度是影响芯片可靠性的重要因素之一。
过高的温度可能导致芯片内部元件的损坏和材料热膨胀，从而引发失效。
因此，在芯片设计过程中，需要进行温度分析，确定芯片的热耗散能力，以保证芯片在正常工作温度范围内运行。
1.2 电子迁移分析：电子迁移是指电子在芯片中的物理运动。
长期以来，电子迁移一直被认为是芯片可靠性的主要因素之一。
电子迁移可能导致芯片元件发生短路、断路等失效问题。
因此，在芯片设计过程中，需要进行电子迁移分析，确定电子迁移的程度，以保证芯片的可靠性。
1.3 应力分析：芯片在工作时会受到各种应力，例如热应力、机械应力等。
这些应力的存在可能导致芯片元件的损坏和失效。
因此，需要进行应力分析，确定芯片在不同应力下的可靠性。
通过合理的设计和优化，可以降低芯片在应力条件下的失效风险。
二、失效分析技术：失效分析是研究芯片设计的重要组成部分，通过对芯片失效的分析，可以找出失效原因，进一步提高芯片的可靠性。
以下是一些常见的失效分析技术：2.1 故障模式与影响分析（FMEA）：故障模式与影响分析是一种系统性的方法，用于识别和评估芯片设计中可能存在的故障模式及其潜在影响。
通过分析芯片不同组成部分的故障模式和可能的影响，可以预防潜在的失效，并优化设计，提高芯片的可靠性。
2.2 故障树分析（FTA）：故障树分析是一种定量分析方法，用于推断失效事件的概率。
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ACF键合的剥离强度失效
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扩散引起的失效-铝钉
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• 铝钉的形成过程
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• 扩散引起的失效-紫斑
影响芯片键合热疲劳寿命的因素
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• 焊点形状对疲劳寿命的影响
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• 焊点界面的金属间化合物
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• 老化时间对接头强度的影响
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• 由热失配导致的倒装失效
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• 钎料合金的力学性能对寿命的影响
封装可靠性失效原因及其改善方案阐述
封装可靠性失效原因及其改善方案阐述长电科技（滁州）有限公司安徽省滁州市 239000 摘要：可靠性是产品质量的一个重要指标，就是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的功能的能力。
确切的讲，一个产品的使用寿命越接近设计寿命，代表可靠性越好。
1、产品的可靠性与规定的条件密切相关。
如产品使用的环境条件、负荷大小、使用方法等。
一般，温度越高、额定负载越大，产品的可靠性就越低。
2、产品的可靠性与规定的时间也有关系。
例如，一般大型桥梁、道路的设计寿命为50～100年。
3、产品的可靠性还与规定的功能有密切的关系。
例如，一个普通的晶体管有反向漏电流、放大倍数、反向击穿电压、特征频率等多项功能。
芯片封装质量直接影响整个器件和组件的性能,随着混合集成电路向着高性能、高密度以及小型化、低成本的方向发展，对芯片的封装技术和可靠性提出了更高的要求。
本文主要阐述了几种可靠性项目及其失效的机理以及封装导致的原因，以便封装生产中规避此类异常发生。
关键字可靠性；质量；可靠性项目；失效机理；封装导致的原因。
背景描述：电子器件是一个非常复杂的系统，其封装过程的缺陷和失效也是非常复杂的。
因此，研究封装缺陷和失效需要对封装过程有一个系统性的了解，这样才能从多个角度去分析缺陷产生的原因。
封装的失效机理可以分为两类：过应力和磨损。
过应力失效往往是瞬时的、灾难性的；磨损失效是长期的累积损坏，往往首先表示为性能退化，接着才是器件失效。
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、环境条件和工艺参数等都会有所影响。
封装缺陷主要包括引线变形、底座偏移、翘曲、芯片破裂、分层、空洞、不均匀封装、毛边、外来颗粒和不完全固化等。
随着应用的要求越来越高，对产品封装可靠性要求也越来越高。
我们要识别一些可靠性项目考核目的、失效机理以及可能导致的原因，以便在前期FMEA中定义，从设计、生产角度来提升质量。
系统级封装的可靠性与失效分析技术研究
系统级封装的可靠性与失效分析技术研究一、概述随着微电子技术的快速发展，系统级封装（SiP，SysteminPackage）技术已经成为当今集成电路产业的重要发展方向。
SiP技术通过将多个具有不同功能或工艺的芯片及无源元件集成在一个封装体内，实现了系统功能的高度集成化和小型化，从而提高了产品的性能和可靠性。
随着封装密度的不断提高和工艺复杂性的增加，SiP技术的可靠性问题也日益凸显，失效分析技术的研究变得尤为重要。
系统级封装的可靠性主要受到封装材料、工艺、结构以及使用环境等多种因素的影响。
在封装材料方面，不同的材料具有不同的热膨胀系数、机械强度以及化学稳定性，这些差异可能导致封装体在温度变化、机械应力或化学腐蚀等条件下出现失效。
在工艺方面，封装过程中的焊接、封装胶填充等工艺环节可能引入缺陷，导致封装体的性能下降或失效。
封装体的结构设计和使用环境也是影响其可靠性的重要因素。
失效分析技术是研究和解决系统级封装可靠性问题的关键手段。
通过对失效封装体进行详细的物理和化学分析，可以确定失效的原因和机理，为改进封装工艺、优化结构设计以及提高产品可靠性提供重要依据。
目前，失效分析技术主要包括非破坏性分析和破坏性分析两大类。
非破坏性分析技术如射线检测、红外热成像等，可以在不破坏封装体的情况下检测其内部结构和性能。
而破坏性分析技术如开封、切片等，则需要通过破坏封装体来观察和分析其内部结构和失效模式。
本文旨在深入研究系统级封装的可靠性与失效分析技术，通过分析封装体的失效原因和机理，提出有效的可靠性提升方案和失效预防措施，为SiP技术的发展和应用提供有力支持。
1. 系统级封装技术的发展背景与现状随着信息技术的快速发展，电子产品正朝着小型化、集成化、高性能化的方向不断演进。
在这一背景下，系统级封装技术应运而生，成为推动电子产品发展的关键性技术之一。
系统级封装技术是指在单一封装结构内部，将多个裸芯片、元件或组件集成于一体，从而实现电子产品完整的系统或子系统功能。
12_封装可靠性与失效分析-课件
1.温度循环（TC） －40℃或－55℃或－65℃到＋
2. 高温 / 高湿 / 偏压 高温、高湿环境并施正偏压或反向 铝引线或铝金属化层的 偏压工作。通常为85℃/85%RH/ 腐蚀；模塑料中的离子 （THB）
额定偏臵 性杂质的浸蚀。
3.高温贮存寿命 （HTS） 4.压力锅试验 （PCT）
高温环境下，施加偏压或不加偏压下工 高温失效机理； 作。 Al-Au互扩形成金属间化 如125℃或150℃下1000h。 合物，或金属-Si互扩散。
JEDEC（Joint Electron Devices Engineering Council ）,电子元件工业联合会，作 为一个全球性组织，JEDEC所制定的标准为全行业所接受和采纳。 MIL-STD 美国军用标准，当今世界技术最先进、体系最完备的军用标准 。
温度循环曲线示意
JESD22-A104D
a注：与封装或组装密切关联的失效共计28.1%
过载(Overstress) 大弹性变形 机械 - 屈服
失效机理
磨损(Wear out)
热
- 断裂—脆性，韧性 - 裂纹，爆裂(Popcorn) - 弯曲 - 界面分开 - 热过载 - 接近Tg(玻璃化温度)
- 融化 - 蠕变断裂温度
机械
- 高低周疲劳 - 蠕变 - 磨损（磨粒磨损 等） - 金属迁移 （电/离子迁移） - 应力驱动扩散 - 表面充电 - 内部扩散 Kirkendall空洞 - 氢脆 - 腐蚀 - 解聚
失效率＝失效率函数
n（t t） n（t） n（t） （t） [ N n（t） ]t [ N n（t） ]t
N为产品的总数，且足够大； n(t)为N个产品从开始工作到t时刻的累积失效数。
半导体器件可靠性与失效分析微电子
可靠性影响因素
制造工艺
制造过程中的缺陷、杂质和结构变化等会影 响器件的可靠性。
环境因素
温度、湿度、压力、电磁场等环境因素对器 件的可靠性产生影响。
物理特性
器件的物理特性如尺寸、材料、结构等对可 靠性有重要影响。
电源和信号条件
电源电压、电流、信号频率和幅度等对器件 的可靠性有一定影响。
02
失效分析
失效定义与类型
失效定义
在规定条件下，半导体器件不能维持其特性或功能，称为失 效。
失效类型
分为硬失效和软失效。硬失效是指器件物理损坏，如断路、 短路或芯片脱落等；软失效是指器件性能下降，如参数漂移 、噪声增大或信号丢失等。
失效分析方法
外观检查
电路测试
通过肉眼观察或使用显微镜来检查器件的 外观是否有异常，如机械损伤、腐蚀或金 属化迁移等。
半导体器件的失效案例 分析
热失效案例
01
02
03
失效描述
半导体器件在高温下运行 时，其性能会受到影响， 导致其参数漂移或功能失 效。
原因分析
热失效通常由于热量积聚 、散热不良或热膨胀等因 素导致。
解决方案
优化器件设计、改善散热 条件或采用耐高温材料等 。
机械失效案例
失效描述
半导体器件在机械应力或 振动条件下运行时，可能 会出现裂纹、断裂或脱落 等现象。
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扫描电子显微镜（SEM）分析
通过测试电路性能来检查器件是否正常工 作，如电压、电流和电阻等参数的测量。
能谱分析（EDS）
利用SEM观察器件表面的微观结构，以确 定是否存在缺陷或污染物。
通过EDS检测器件表面的化学成分，以确定 是否存在金属污染或氧化等化学问题。
微电子封装技术中的可靠性设计与分析
微电子封装技术中的可靠性设计与分析第一章：引言随着微电子技术的迅猛发展，封装技术作为微电子技术中至关重要的一环，对于保证芯片的可靠性和稳定性起着关键作用。
本文将对微电子封装技术中的可靠性设计与分析进行探讨和研究。
第二章：微电子封装技术概述微电子封装技术是将芯片与外部环境隔离，并提供保护和连接功能的一种技术。
该技术可以分为无源封装和有源封装两大类，其中无源封装主要用于电子元器件或被动元件，有源封装主要用于集成电路芯片等。
第三章：微电子封装技术中的可靠性设计在微电子封装技术中，可靠性是至关重要的设计指标。
可靠性设计需要从以下几个方面考虑：1. 热管理：合理设计散热结构，保证芯片工作温度的稳定和可控；采用热传导材料和散热装置，有效地降低芯片温度，提高其可靠性。
2. 电磁兼容性：合理设计封装结构，以减少电磁干扰对芯片性能的影响；采用电磁屏蔽措施，提高封装结构对电磁波的屏蔽能力。
3. 机械可靠性：针对不同的应用场景和环境，选择合适的封装材料和结构，以提高封装的机械强度和抗震性能。
4. 寿命预测：通过可靠性测试和模拟，对封装结构进行寿命预测和分析，以预测其在实际使用中的可靠性水平。
第四章：微电子封装技术中的可靠性分析方法对于微电子封装技术中的可靠性分析，可以采用以下几种方法：1. 应力分析：通过应力分析软件模拟封装结构在不同工作状态下的应力分布情况，以评估其结构的强度和稳定性。
2. 可靠性测试：采用加速寿命测试方法，对封装结构进行长时间高负荷的可靠性测试，以评估其在实际使用中的寿命和可靠性水平。
3. 故障分析：对实际使用中出现的封装结构失效进行系统的故障分析，找出导致失效的原因，并采取相应的改进措施。
第五章：案例研究通过对几个典型的微电子封装技术案例进行研究，分析其可靠性设计和分析方法的应用效果，以及相应的问题和改进措施。
第六章：总结与展望本文对微电子封装技术中的可靠性设计与分析进行了系统的探讨和研究。
通过合理的设计和分析方法，可以提高微电子封装技术的可靠性和稳定性，为微电子工程提供更可靠的基础。
可靠性测试及失效分析介绍
Ball Bond
39
常用檢測分析工具（6）
Auto Decapsulation
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41
常用檢測分析工具（7）
Precision Saws
Manufacturer/Model﹕Buehler/Isomet1000 精確度﹕0.1mm
Resolution﹕0.1mm 鋸片直徑 : 7 Inch Diameter Saw﹕7 Inch 切割速度 ﹕975RPM Saw Rate ﹕975RPM
入並腐蝕的能力。
條件(步驟)：THT--85 ℃ /85%RH,bias,1000hrs HAST--130 ℃ /85%RH/2atm,bias,100hrs。
失效機理：相對高壓蒸煮，偏置電壓在潮濕的晶片表面加速了鋁線及
鍵合區的電化學腐蝕。同時，水汽帶入的雜質及塑封體內 的雜質在電應力作用下聚集在鍵合區附近和塑封體內引腳 之間而形成漏電通道。 24hrs HAST≈1000hrs THT。
失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和 過應力等。
21
常用檢測手段（1）
22
常用檢測手段（2）
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常用檢測手段（3）
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常用檢測手段（4）
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常用檢測手段（4）
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常用檢測手段（5）
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常用檢測手段（6）
28
常用樣品製備手段
29
常用檢測分析工具（1）
30
常用檢測分析工具（1）
Reliability Test Machine
Oven, Refrigerator ---- 200ºC Max, -60ºC Min
Evaluate product durability at high, low temperature
电子封装的失效分析与预防
电子封装的失效分析与预防咱们生活在一个电子设备无处不在的时代，手机、电脑、平板，这些东西都已经成了咱们生活中离不开的伙伴。
可您有没有想过，这些电子设备能正常工作，里面的电子封装起着至关重要的作用呢？要是电子封装出了问题，那可就麻烦啦！今天咱们就来好好聊聊电子封装的失效分析与预防。
我先跟您说个事儿。
前段时间，我朋友买了个新的游戏笔记本，那配置，杠杠的，本想着能在游戏世界里大杀四方。
结果没玩几天，电脑频繁死机、黑屏。
他急得不行，找了个懂行的师傅来看看。
师傅一检查，说是电子封装出了问题，导致芯片散热不良，这才出现了这些故障。
那到底啥是电子封装呢？简单来说，电子封装就像是给电子元器件穿上的一件“防护服”，既要保护它们不受外界的干扰和损害，又要保证它们之间能正常地“交流”和工作。
比如说，芯片就像是一个娇贵的“小宝宝”，电子封装就得给它提供一个舒适、安全的环境。
电子封装失效的原因那可多了去了。
像材料的质量不过关，这就好比给“小宝宝”穿了一件劣质的衣服，不保暖还可能刮伤皮肤。
再比如说工艺问题，如果封装的过程中不够精细，有气泡、裂缝啥的，就像是衣服上有破洞，能不出问题吗？还有环境因素，温度太高太低、湿度太大太小，都可能让电子封装扛不住。
咱们来仔细说说材料质量的事儿。
有些不良厂家为了降低成本，用了一些劣质的封装材料，比如说塑料封装中的杂质含量过高，这就会影响封装的性能和可靠性。
就像盖房子用了劣质的砖头，房子能结实吗？再讲讲工艺问题。
在封装的过程中，如果焊接不牢固，引脚接触不良，这就好比电路中的“交通堵塞”，信号传不过去，设备能正常工作才怪呢！我曾经见过一个电子封装的生产线，工人们那是一丝不苟，每一个环节都严格把控，出来的产品质量就是好。
可有些小作坊，为了赶进度，粗制滥造，产品不出问题才怪。
那怎么预防电子封装失效呢？首先，得把好材料关，选择优质的封装材料，别贪小便宜吃大亏。
其次，提高封装工艺水平，加强工人的培训，让他们都成为“能工巧匠”。
半导体三极管的失效分析与可靠性研究
半导体三极管的失效分析与可靠性研究半导体三极管是一种重要的电子元器件，广泛应用于电子设备中。
然而，由于工作环境的恶劣，使用寿命的限制以及制造过程中的缺陷等原因，三极管会存在失效的可能性。
因此，进行失效分析和可靠性研究对于提高三极管的可靠性和延长使用寿命至关重要。
失效分析主要包括两个方面：失效模式和失效机理。
失效模式是指三极管在失效前的行为特征和表现方式。
常见的失效模式有漏电流增加、截止频率下降、增益减小、噪声增大以及短路等。
通过对失效模式的研究和识别，可以根据不同模式采取相应的维修措施，提高维修效率。
失效机理是指导致失效的物理或化学原因。
典型的失效机理有热失效、应力失效和化学失效等。
热失效是指由于过高的温度导致晶体管内部结构的破坏，其中包括热应力、金属迁移、电迁移等现象。
应力失效是指由于外部的机械或热应力导致三极管失效，例如机械应力振动、热膨胀等。
化学失效是指介质的腐蚀或污染引起的失效，例如接触剂的硫化或污染。
在可靠性研究方面，主要包括可靠性分析和可靠性设计。
可靠性分析是通过对三极管失效数据的收集和分析，建立合适的可靠性模型，预测和评估三极管的可靠性。
常用的可靠性分析方法有故障模式与影响分析（FMEA）和可靠性块图分析等。
通过对失效数据的统计和分析，可以确定故障率、平均时间到故障（MTTF）等可靠性指标，并提出改善措施。
可靠性设计是通过在设计和制造过程中考虑可靠性要求，提高三极管的可靠性。
其中包括材料选择、工艺控制、可靠性设计规范的应用等。
通过在设计阶段就考虑可靠性要求，可以降低三极管的失效概率，提高产品的可靠性。
总之，半导体三极管的失效分析和可靠性研究是提高产品质量和可靠性的重要手段。
通过深入研究失效模式和失效机理，可以识别失效原因，并采取相应的维修措施。
同时，可靠性研究可以通过统计和分析数据，提出改善措施，从而提高三极管的可靠性和延长使用寿命。
这对于电子设备的正常运行和维护具有重要意义。
电子封装中的可靠性问题
电子封装中的可靠性问题电子器件是一个非常复杂的系统，其封装过程的缺陷和失效也是非常复杂的。
因此，研究封装缺陷和失效需要对封装过程有一个系统性的了解，这样才能从多个角度去分析缺陷产生的原因。
封装缺陷与失效的研究方法论封装的失效机理可以分为两类：过应力和磨损。
过应力失效往往是瞬时的、灾难性的；磨损失效是长期的累积损坏，往往首先表示为性能退化，接着才是器件失效。
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、环境条件和工艺参数等都会有所影响。
确定影响因素和预防封装缺陷和失效的基本前提。
影响因素可以通过试验或者模拟仿真的方法来确定，一般多采用物理模型法和数值参数法。
对于更复杂的缺陷和失效机理，常常采用试差法确定关键的影响因素，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，采用鱼骨图（因果图）展示影响因素是行业通用的方法。
鱼骨图可以说明复杂的原因及影响因素和封装缺陷之间的关系，也可以区分多种原因并将其分门别类。
生产应用中，有一类鱼骨图被称为6Ms：从机器、方法、材料、量度、人力和自然力等六个维度分析影响因素。
这一张图所示的是展示塑封芯片分层原因的鱼骨图，从设计、工艺、环境和材料四个方面进行了分析。
通过鱼骨图，清晰地展现了所有的影响因素，为失效分析奠定了良好基础。
引发失效的负载类型如上一节所述，封装的负载类型可以分为机械、热、电气、辐射和化学负载。
失效机理的分类机械载荷：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（如宇宙飞船的巨大加速度）等。
材料对这些载荷的响应可能表现为弹性形变、塑性形变、翘曲、脆性或柔性断裂、界面分层、疲劳裂缝产生和扩展、蠕变以及蠕变开裂等等。
热载荷：包括芯片黏结剂固化时的高温、引线键合前的预加热、成型工艺、后固化、邻近元器件的再加工、浸焊、气相焊接和回流焊接等等。
封装失效分析1
第二单元 集成电路芯片封装可靠性知识—郭小伟（60学时）第一章、可靠性试验1．可靠性试验常用术语试验名称 英文简称 常用试验条件备注温度循环 TCT （T/C ） －65℃~150℃, dwell15min, 100cycles 试验设备采用气冷的方式，此温度设置为设备的极限温度 高压蒸煮 PCT 121℃，100RH., 2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文也称为autoclave热冲击 TST （T/S ）－65℃~150℃, dwell15min, 50cycles 此试验原理与温度循环相同，但温度转换速率更快，所以比温度循环更严酷。
稳态湿热 THT85℃,85%RH.,168hrs 此试验有时是需要加偏置电压的，一般为Vcb=0.7~0.8BVcbo,此时试验为THBT 。
易焊性 solderability 235℃,2±0.5s此试验为槽焊法，试验后为10~40倍的显微镜下看管脚的上锡面积。
耐焊接热 SHT260℃,10±1s 模拟焊接过程对产品的影响。
电耐久 Burn inVce=0.7Bvceo,Ic=P/Vce,168hrs模拟产品的使用。
（条件主要针对三极管）高温反偏 HTRB 125℃,Vcb=0.7~0.8BVcbo,168hrs主要对产品的PN 结进行考核。
回流焊 IR reflowPeak temp.240℃（225℃）只针对SMD 产品进行考核，且最多只能做三次。
高温贮存 HTSL 150℃,168hrs产品的高温寿命考核。
超声波检测 SAT CSCAN,BSCAN,TSCAN检测产品的内部离层、气泡、裂缝。
但产品表面一定要平整。
2．可靠性试验条件和判断试验流程:F/T SAT1-4 1-5 F/T 1-6 1-72:T/S 3: T/C 4:PCT 5: THT 6:HSTL以客户为代表为例子:客户1：precondition TCT –55/125℃,5cycles for L1,l2,L3 Ac:Re=(0,1)T/S: –55/125℃,5min,100cycles sample size: 45 Ac:Re=(0,1)T/C: –55/125℃,10min,200cycles sample size: 45 Ac:Re=(0,1)PCT: 121℃/100%rh,15Psig,96hr sample size: 45 Ac:Re=(0,1)THT: 85℃/85%,168/500/1000hrs sample size: 45 Ac:Re=(0,1)客户2：precondition T/C –40/60℃,5cycles forL3 Ac:Re=(0,1)T/S: –55/125℃,5min,100cycles sample size: 45 Ac:Re=(0,1)T/C: –65/150℃,10min,500cycles sample size: 77Ac:Re=(0,1)PCT: 121℃/100%rh,15Psig,168hr sample size: 77 Ac:Re=(0,1)THT: 85℃/85%,1000hrs sample size: 77 Ac:Re=(0,1)HTSL: 150℃,1000hrs sample size:77 Ac:Re=(0,1)HAST: 130℃/85%rh,168hr sample size: 77 Ac:Re=(0,1)客户3：precondition T/C –40/60℃,5cycles forL3 Ac:Re=(0,1)T/S: –55/125℃,5min,50cycles sample size: 24 Ac:Re=(0,1)T/C: –65/150℃,15min,50cycles sample size: 24 Ac:Re=(0,1)PCT: 121℃/100%rh,15Psig,168hr sample size: 24 Ac:Re=(0,1)HTSL: 150℃,168hrs sample size:24 Ac:Re=(0,1)客户4：precondition T/C N/A ，L1 Ac:Re=(0,1)T/C: –65/150℃,15min,100/500cycles sample size: 45 Ac:Re=(0,1)PCT: 121℃/100%rh,15Psig,168/336hr sample size: 45 Ac:Re=(0,1)SOLDER DUNK: 245℃10SEC sample size: 45 Ac:Re=(0,1)客户5：QFP 做 precondition，DIP不做preconditionprecondition T/C N/A，L3 sample size：184 Ac:Re=(5,6)T/C: –65/150℃,15min,200/500cycles sample size: 45 Ac:Re=(0,1)PCT: 121℃/100%rh,15Psig,168hr sample size: 45 Ac:Re=(0,1)HTSL: 150℃,168/500/1000hrs sample size:45 Ac:Re=(0,1)SOLDER DUNK: 245℃5SEC sample size: 15 Ac:Re=(0,1)塑料密封等级塑料密封等级：在装配现场拆包后地面存放期标准试验条件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塑料密封等级试验步骤：1． DC和功能测试2．外观检查（在80倍以上显微镜下检查）3． SAT扫描4． BAKE 125C/24小时5．做LEVEL 相应条件的试验6．在15分钟后和4小时内做3次回流焊—注意温度曲线必须提供和符合JEDEC标准。
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1.4塑料电子器件的湿热失效
失效机理：
1.4塑料电子器件的湿热失效
1.4塑料电子器件的湿热失效
1.4塑料电子器件的湿热失效
1.4塑料电子器件的湿热失效
2.失效分析方法
• 失效分析的一般程序
2.失效分析方法
• 收集现场失效数据
2.失效分析方法
• 电测技术
2.失效分析方法
• 打开封装
• 桥连过程的结果-能量变化
1.2封装互连缺陷
• 焊盘宽度的设计准则
1.2封装互连缺陷
• 墓碑缺陷
1.2封装互连缺陷
1.2封装互连缺陷
1.2封装互连缺陷
• 热膨胀系数不匹配导致的Whisker
1.2封装互连缺陷
1.3基板问题
1.3基板问题
1.3基板问题
1.3基板问题
1.4塑料电子器件的湿热失效
• 扩散引起的失效-电位移
1.2封装互连缺陷
• 电位移引起的失效评估-防治措施
1.2封装互连缺陷
• 电位移导致的晶须短路
1.2封装互连缺陷
铜引线上镀锡层的Whisker生长机理
1.2封装互连缺陷
引线桥连缺陷
1.2封装互连缺陷
• 桥连发生的过程
1.2封装互连缺陷
• 桥连发生的过程解析
1.2封装互连缺陷
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
1.不同封装步骤的失效方式
2.失效分析方法 3.失效检测手段
4.失效实案例
1.不同封装步骤的失效方式
1.1芯片键合 1.2封装互连缺陷 1.3基板问题 1.4塑料电子器件的湿热失效
失效机理
扩散 化学失效 热失配和热疲劳
1.1芯片键合
影响芯片键合热疲劳寿命的因素
2.失效分析方法
• 失效定位技术
3.失效检测手段
3.失效检测手段
3.失效检测手段
3.失效检测手段
• 微焦点X射线检测
3.失效检测手段
• 激光温度响应方法
3.失效检测手段
• 激光温度响应方法原理
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
4.失效实际案例
1.1芯片键合
1.1芯片键合
• 焊点形状对疲劳寿命的影响
1.1芯片键合
• 焊点界面的金属间化合物
1.1芯片键合
• 老化时间对接头强度的影响
1.1芯片键合
• 由热失配导致的倒装失效
1.1芯片键合
• 钎料合金的力学性能对寿命的影响
1.1芯片键合
• 疲劳寿命与应力和应变的关系
1.1芯片键合
• 应力应变洄滞曲线
1.1芯片键合
ACF键合的剥离强度失效
1.1芯片键合
ACF键合的剥离强度失效
1.2封装互连缺陷
扩散引起的失效-铝钉
1.2封装互连缺陷
• 铝钉的形成过程
1.2封装互连缺陷
• 扩散引起的失效-紫斑
1.2封装互连缺陷
• Au/Al和Cu/Al键合失效时间预测
1.2封装互连缺陷