电子封装的可靠性工程
电子封装过程与可靠性关系研究剖析
电子封装过程与可靠性关系研究剖析电子封装是在电子元器件制造过程中至关重要的步骤之一。
它涉及到将电子元件（如集成电路芯片、电阻器等）封装在外壳中的过程，以保护电子元件免受外界环境的影响。
为了确保电子封装的质量和可靠性，研究电子封装过程与可靠性之间的关系是非常重要的。
电子封装过程是一个多步骤的过程，其中包括粘接、封装材料的涂布、元件定位和封装密封等。
每个步骤都需要精确的控制和技术，以确保封装的质量和可靠性。
首先，粘接是电子封装过程中的重要一步。
粘接质量直接影响着封装的可靠性。
在粘接过程中，应注意选择适当的粘接剂和粘接工艺，以确保粘接强度和稳定性。
同时，还需要注意粘接的温度和压力，以避免粘接过程中出现气泡或者松动等问题。
其次，封装材料的涂布也是决定封装可靠性的重要因素之一。
封装材料应具有良好的附着性、导热性和抗冲击性等特性，以确保电子元件在工作过程中的稳定性和可靠性。
此外，封装材料的涂布过程需要注意温度和压力的控制，以避免过度涂布或者不足涂布造成的问题。
元件定位也是电子封装过程中的关键一环。
良好的元件定位可以确保元件与封装外壳之间的间隙恰到好处，以保证散热和电气连接的良好。
定位精度应满足封装规范的要求，并且应避免元件间的短路或开路现象。
最后，封装密封是保护电子元件的重要手段之一。
封装密封需要确保外壳与封装材料之间的紧密性，以防止外界潮湿、灰尘、化学物质等进入封装内部。
良好的封装密封可以保证电子元器件在工作过程中的稳定性和可靠性。
除了上述步骤，电子封装过程中还需要注意控制环境条件。
温度、湿度等环境因素可能对封装质量和可靠性造成影响。
因此，在电子封装过程中，应确保相对恒定和合适的环境条件，以减少封装过程中出现的问题。
在研究电子封装过程与可靠性的关系时，需要从多个角度进行分析。
首先，可以通过实验和测试来评估不同封装过程对封装质量和可靠性的影响。
同时，还可以借助模拟软件和数学模型，对封装过程中的各个因素进行建模和分析。
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较复杂的系统，其封装过程的缺陷和失效也是比较复杂的。
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。
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。
对于较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01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。
02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。
外部热载荷会使材料因热膨胀而发生尺寸变化，同时也会改变蠕变速率等物理属性。
如发生热膨胀系数失配（CTE失配）进而引发局部应力，并最终导致封装结构失效。
电子产品中的可靠性工程是什么
电子产品中的可靠性工程是什么？
可靠性工程是一种系统工程方法，旨在通过系统地识别、分析和解决电子产品在设计、生产和使用过程中可能出现的故障和失效问题，以确保产品在规定的使用条件下能够稳定可靠地运行。
可靠性工程涉及到多个方面，包括以下几个主要内容：
可靠性设计：
在产品设计阶段就考虑产品的可靠性要求，采用可靠性设计方法和工具，优化产品结构、选用可靠的材料和元件，降低故障率和失效率。
可靠性测试：
进行可靠性测试和验证，通过实验、模拟和试验等方法，评估产品的可靠性水平，验证产品是否满足设计要求和用户需求。
故障分析：
对产品故障和失效进行分析和诊断，找出故障的根本原因和失效的机理，为改进产品设计和生产提供依据和建议。
可靠性预测：
利用可靠性理论和统计方法，对产品的寿命分布和可靠性指标进
行预测和评估，为产品的维修和维护提供参考依据。
寿命测试：
进行寿命测试和加速老化试验，模拟产品在不同环境条件下的使用情况，评估产品的寿命和可靠性。
质量控制：
加强产品质量控制和过程管理，确保生产过程的稳定性和一致性，减少产品的制造缺陷和质量问题。
通过实施可靠性工程，可以提高电子产品的可靠性和稳定性，降低产品的故障率和失效率，增强产品的竞争力和用户满意度，促进企业的可持续发展。
集成电路封装可靠性定义和应用
框架设计和可靠性
• 抗拖拉设计—开孔和拐角
框架设计和可靠性
• 抗分层设计—开槽
框架设计和可靠性
• 抗分层设计—背面嵌套结构
框架设计和可靠性
• 抗分层设计—背面凹坑结构
框架设计和可靠性
• 抗分层设计—综合抗分层设计
框架设计和可靠性
• 抗分层设计—基岛局部镀银 • 框架粗化加棕色氧化 • 注意局部镀银框架在球焊时间过长温度过高时也容易产生产品的分层，对多排矩阵框
• 一般来讲如回风炉温度由240°C变成260 °C ,则其蒸气压变成原 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 也因为吸湿经常产生
如产品已经吸湿使用前如何处理
• 对产品进行烘烤，烘烤条件一般为: • 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65℃~80℃下烘烤48~72小时 • c.)高温器件容器在115℃~125 ℃下烘烤8小时, • 如装在托盘里的QFP产品
• * 所有表贴封装的产品芯片与基岛面积比最小为30%.
•
若低于30%需进行工程风险评估(做MSL考核),
•
除非该封装可靠性的项目已经覆盖该框架的该情况
封装结构和可靠性
• 框架的半腐蚀结构形成塑封料把管脚嵌住，保证了产品的机械和应力 可靠性，除了半腐蚀结构，还有开孔、开槽等类似作用的结构可以考 虑利用。
集成电路封装可靠性 定义和应用
可靠性常用术语
集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
微电子封装中的可靠性设计与优化研究
微电子封装中的可靠性设计与优化研究微电子封装是现代电子技术中重要的环节，可靠性是该领域研究的关键问题。
本文将从可靠性设计与优化的角度出发，探讨微电子封装中的可靠性问题，并提出相应的研究方向和优化策略。
一、微电子封装中的可靠性问题微电子封装是将微电子芯片、集成电路与外部介质进行物理连接和保护的过程。
在封装过程中，由于温度、湿度、机械应力等外部环境因素的影响，以及封装材料的特性限制，微电子封装可能存在以下可靠性问题：1. 焊接可靠性：封装过程中，焊接是连接芯片和外部引脚的重要方式。
焊点的质量直接影响到整个封装的可靠性。
焊点可能出现冷焊、开裂、疏松等问题，从而引起芯片与引脚的断裂，甚至导致器件失效。
2. 热传导问题：微电子封装中，芯片产生的大量热量需要通过封装材料传导和散热。
若散热不良，会导致芯片温度过高，降低器件的可靠性和寿命。
3. 封装材料的降解：封装材料因长期暴露在恶劣环境下，可能会出现老化、腐蚀、电学性能下降等问题，进而影响封装的可靠性和性能。
4. 微结构效应：微电子封装中，芯片和封装材料之间存在微结构效应，如针对封装材料的热膨胀系数不匹配，可能引起应力集中，导致微裂纹的产生和扩展，最终导致器件失效。
二、可靠性设计与优化的研究方向针对微电子封装中的可靠性问题，需要进行可靠性设计与优化的研究。
以下是几个研究方向的介绍：1. 封装材料的选择与设计：选择合适的封装材料对于提高微电子封装的可靠性至关重要。
研究人员需要综合考虑材料的热导率、机械强度、阻尼特性等因素，设计出能够满足封装要求并具备良好可靠性的材料。
2. 计算机辅助工程与模拟仿真：借助计算机辅助工程软件和模拟仿真技术，可以对微电子封装进行虚拟建模和仿真分析。
通过分析封装过程中的热传导、应力分布等问题，提前发现潜在的可靠性问题，并采取相应措施进行改进。
3. 焊接工艺的优化：焊接是微电子封装过程中容易产生可靠性问题的环节之一。
优化焊接工艺参数，控制熔化焊料的温度、时间、流动性等因素，能够降低焊接过程中的应力和热应变，提高焊接的可靠性。
电子元器件的封装技术高密度和高可靠性的发展
电子元器件的封装技术高密度和高可靠性的发展随着电子科技行业的迅速发展，电子元器件在现代社会中扮演着重要的角色。
而电子元器件的封装技术则是保证电子设备正常运作的重要一环。
本文将探讨电子元器件的封装技术在高密度和高可靠性方面的发展。
一、电子元器件封装技术的发展概述电子元器件封装技术是指将电子器件连接、保护和隔离在一定的材料中，以确保其正常工作，并适应特定的使用环境。
它直接关系到电子设备的性能、可靠性和寿命。
随着科技的进步，电子元器件越来越小型化，对封装技术提出了更高的要求。
传统的封装技术已经不能满足高密度和高可靠性的需求，因此需要不断发展新的封装技术，以适应电子行业的快速发展。
二、高密度封装技术的发展高密度封装技术是指在有限的空间内尽可能多地集成更多的电子元器件。
它旨在提高电子设备的集成度和性能。
在高密度封装技术的发展过程中，主要有以下几种技术：1. 表面贴装技术（SMT）表面贴装技术是一种常见的高密度封装技术。
它通过将电子元器件直接粘贴到印刷电路板（PCB）上，并通过焊接连接，实现电子元器件的封装。
SMT技术具有封装密度高、尺寸小、可靠性高等优点，被广泛应用于电子产品中。
2. 超高密度封装技术（HDI）超高密度封装技术是一种将更多的电子元器件集成在更小的尺寸中的技术。
它采用先进的印制电路板工艺，如多层堆叠和微孔装配技术，以实现更高的集成度。
HDI技术广泛应用于移动通信、计算机和消费电子等领域，推动了电子产品的小型化和轻量化。
三、高可靠性封装技术的发展高可靠性封装技术是指电子元器件在复杂的使用环境下能够保持长期稳定可靠性的技术。
它涉及到材料的选择、封装工艺的优化和可靠性测试等方面。
1. 高可靠性材料的研发高可靠性封装技术离不开高可靠性材料的支撑。
近年来，随着新材料和新工艺的不断涌现，越来越多的高可靠性材料被应用于电子元器件的封装中。
例如，高温耐受材料、高精度封装材料和防腐蚀材料等，都为高可靠性封装提供了有力支持。
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。
电子组装可靠性工程介绍
机械失效
一般而言，PCB一旦组装后，从机械
结构角度看，焊点成为电子组装组件最薄
弱的环节，因而PCB本身的机械失效很少
发生。
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电化学失效
PCB要求：互连线本身的低阻抗、互连线 之间的高阻抗 量化要求：高的表面绝缘电阻SIR 问题：在一定的湿度条件下，特别是在离 子污染条件下，高温与偏压将加速表面绝 缘电阻的失效。 后果：窜扰，特别是对于模拟测量器件， 后果将更加严重。
说明： 1. 规定的工作条件：环境条件、负荷条件和 工作方式 2. 环境条件：气候环境与机械环境 3. 负荷条件：产品所承受的电、热、力等应 力条件 4. 工作方式：连续工作或间断工作，不工作
4
一、可靠性基础
可靠性：正常、失效－随机事件 概率：采用概率来表征产品可靠性的特征 量与特征函数，即用概率来表征产品完成 规定功能能力的大小。 可靠性量化定义－可靠度 可靠度
n(t ) F (t ) N
7
可靠度与累积失效概率之间的关系
R(t ) F (t ) 1
两者随时间的变化关系
8
（3）失效分布密度
概念：产品在规定条件在t时刻的失效概 率；一般用f（t）表示。 表达式： dF (t ) f (t ) F ' (t ) dt
F (t ) f (t ) dt
f
m
与PHT不一样的是还与频率、在高低温的保持时间 等密切相关，关键是焊点疲劳失效的主要变形机 理是蠕变； 当温度超过熔点温度（K）的一半，蠕变成为重要 的变形机理； 对于焊点即使在室温时已超过熔点温度的一半， 因此在热循环过程中蠕变成为主要的热变形疲劳 48 失效机理。
蠕变特性
N n(t ) R(t ) N
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。
电子封装跌落可靠性
轻、巧、薄、便携性。使用环境比一般固定产品更复杂恶劣
• 跌落、撞击意外事件。
--要求良好的抗冲击性
跌落试验分类
• 产品级跌落：
• 复杂不可控，不可重复性，因为跌落与很多因 素相关，如产品设计，跌落方位，产品尺寸材 料等。
• 板级跌落：
可控性好，实验简单
可靠性测试标准
实验用： • 焊料：三种SAC-- The tin–silver–copper 锡银铜合金
SAC125Sb, SAC125NiSb, SAC105Pt
• 封装： thin-profile fine-pitch ball grid array (TFBGA) 细间距球栅阵列
JESD22-B111
测试板：15个TFBGAs 每个：280个焊点
5；resin1，中心位置有失效危险；resin2，PCB板面的焊点有更大 的危险
6；使用低杨氏模量环氧树脂，最大塑性形变会变低 7；B2F设计有着更可靠的抗冲击性，
最好搭配：B2F+No bump under TSVs+resin2
Fig. 5. SAC105 elasto-plastic behavior
• 几种假设：
1. 仅分析了PCB板中心处C2W部件 2. 再分配层也考虑了，假设它会对板级的
பைடு நூலகம்机械可靠性有一点影响
3. 不考虑焊点回流残余应力 4. 加载时间分两步：一是drop过程，二是
精确的瞬态动态分析
5. 20ms的阻尼过程，准静态分析，以消除 PCB板上的崩散效应
填充树脂
Fig. 14. Plastic strain concentration area on the critical corner bump
电子封装可靠性技术
摘要：电子封装是芯片成为器件的重要步骤，涉及的材料种类繁多，大量材料呈现显著的温度相关、率相关的非线性力学行为。
相关工艺过程中外界载荷与器件的相互作用呈现典型的多尺度、多物理场特点，对电子封装的建模仿真方法也提出了相应的要求。
在可靠性验证方面，封装的失效主要包括热-力致耦合失效、电-热-力致耦合失效等。
随着新型封装材料、技术的涌现，电子封装可靠性的试验方法、基于建模仿真的协同设计方法均亟待新的突破与发展。
关键词：电子封装；可靠性；封装材料；建模仿真；失效机理；LED；功率电子；集成电路0 前言电子封装是电子制造产业链中将芯片转换为能够可靠工作的器件的过程。
由于裸芯片无法长期耐受工作环境的载荷、缺乏必要的电信号连接，无法直接用于电子设备。
因此，虽然不同类型产品有所差别，但是电子封装的主要功能比较接近，主要包括四大功能：①机械支撑，将芯片及内部其他部件固定在指定位置；②环境保护，保护芯片免受外界的水汽、腐蚀、灰尘、冲击等载荷影响；③电信号互连，为内部组件提供电通路及供电；④散热，将芯片工作时产生的热量及时导出。
按照工艺阶段的不同，电子封装通常可分为零级封装(芯片级互连)、一级封装(芯片级封装)、二级封装(模块级封装)和三级组装。
由于芯片及封装涉及大量不同类型材料，部分材料特性相差甚远，在封装工艺过程中，如果内部缺陷、残余应力、变形等问题控制不当，极易在封装过程中或者产品服役中引发可靠性问题。
随着封装密度不断提升、功能多样化，如 3D 封装、异质集成技术等，电子封装中多场多尺度耦合的可靠性问题更加明显。
1 电子封装可靠性研究共性技术1.1 典型封装材料目前制约微电子器件封装快速发展的一大因素就是缺乏相应的封装材料及完整的材料数据。
封装材料关系着电子微器件的强度和可靠性，材料的力学响应对于封装材料的选取和电子微器件的强度与可靠性设计非常关键。
因此急需针对典型封装材料的优缺点进行评价、开发加速评估方法，展望适合未来封装技术发展的先进封装材料。
集成电路封装可靠性定义和应用精选全文完整版
可靠性常用术语
集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
国际标准概述
产品防湿等级定义
• 防湿等级 非密封包装状态下存放期
标准吸湿考核条件
• LEVEL 1 • LEVEL 2 • LEVEL 3 • • • •
要控制切割水温度、加高分子处理液、去离子水加CO2后的兆数控制等 切割速度和时间的控制、刀片类型与切割工艺的匹配等 2. 芯片表面沾污 芯片表面压区粘污会很大程度的影响打线
如何从工艺角度做到产品零分层
D/B站工艺控制要点： 1. 银浆的寿命 2. 使用前的搅拌 3. 银浆厚度控制 4. 芯片倾斜控制 5. 芯片背面顶针印控制 6. 芯片蓝膜防刺破 7. 芯片防压伤（对65nm及以下的更要注
器件必须按照下列条件进行： • a.)工厂条件为温度≤30℃，湿度≤60%时，168小时（若此处空白，参见相
邻的条码标签）内安装 • b.)在湿度＜20%的环境下储存 • 3.若器件符合下列条件，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.若要求烘烤，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： • (若此处空白，参见相邻的条码标签)
如何从工艺角度做到产品零分层
MOLDING站工艺控制要点： 1. 模温、注射压强、注射速度、合模压力、保压时间 2. 清模润模 3. 塑封胶体偏位、错位 4. 料饼回温 5. 料饼有效期 6. 塑封内部空洞控制 7. 对BGA PEELING TEST \PLASMA后时间控制 8. 产品塑封前的时间控制 9. 后固化温度和时间 10.烘箱温度均匀度 11.QFN\BGA产品压块方式和重量及垫纸方式
电子封装中的封闭性与可靠性分析
电子封装中的封闭性与可靠性分析关键信息项：1、封装材料的选择与特性名称：＿___________________________性能参数：＿___________________________供应商：＿___________________________2、封装工艺的流程与规范步骤：＿___________________________控制参数：＿___________________________检验标准：＿___________________________3、封闭性测试方法与标准测试项目：＿___________________________测试设备：＿___________________________合格指标：＿___________________________4、可靠性评估指标与体系指标名称：＿___________________________计算方法：＿___________________________目标值：＿___________________________5、故障分析与解决措施常见故障类型：＿___________________________分析方法：＿___________________________应对措施：＿___________________________1、引言11 本协议旨在对电子封装中的封闭性与可靠性进行详细的分析和规范，以确保电子器件在各种应用环境中的性能和稳定性。
2、封装材料的选择与特性21 封装材料应根据电子器件的性能要求、工作环境和成本等因素进行综合选择。
211 常见的封装材料包括塑料、陶瓷、金属等，每种材料具有不同的物理、化学和机械性能。
212 塑料封装材料具有成本低、成型容易等优点，但在高温和恶劣环境下的性能可能较差。
213 陶瓷封装材料具有良好的耐高温、耐腐蚀性和机械强度，但成本相对较高。
214 金属封装材料具有优异的散热性能和电磁屏蔽性能，但加工难度较大。
电子元器件封装与可靠性分析
电子元器件封装与可靠性分析随着电子产品的快速发展，电子元器件的封装越来越重要。
一个合适的封装可以有效地保护电子元器件的内部结构并延长它们的使用寿命。
封装技术的不断发展也为电子产品提供了更高的性能和更好的可靠性。
本篇文章将介绍电子元器件的封装和可靠性分析。
一、电子元器件封装电子元器件封装是指将电子元器件的芯片、引脚等封装到一个模具中，使得元器件在一个可靠的环境下稳定地工作。
常见的电子元器件封装类型有扁平封装、贴片封装、球栅阵列（BGA）封装和双列直插封装等。
1、扁平封装（Flat Package）扁平封装是一种常见的电子元器件封装形式，其特点是芯片基板和引脚在同一平面上，形状呈长方形或正方形。
扁平封装分为无引脚封装和带引脚封装，其中带引脚封装的引脚数量较多，常用于大功率电子元器件的封装中。
2、贴片封装（Surface Mount Technology，SMT）贴片封装是将电子元器件直接贴在印制电路板（PCB）的表面，而不需要进行钻孔和焊接。
相对于传统的插孔封装，贴片封装可以节省PCB的空间、减少尺寸、重量和成本。
贴片封装常见的类型有QFP、SOP、SOIC、PLCC等。
3、球栅阵列（BGA）封装球栅阵列封装是一种比较新的电子元器件封装形式，其特点是将电子元器件引脚焊接到一个由数百个微小球组成的球栅上。
BGA封装的结构更加可靠，主要应用于高频、高速和高温的电子元器件领域。
4、双列直插封装（Dual In-line Package，DIP）双列直插封装是最早和最常见的一种封装方式，由电子元器件芯片和具有双列引脚的外壳组成。
DIP封装主要应用于低功率和中功率的电子元器件中。
二、电子元器件可靠性分析电子产品的可靠性是指其在特定条件下保持正常使用并能达到设计寿命的能力。
电子元器件的可靠性可以通过可靠性测试、可靠性评估和可靠性预测等方法进行分析。
1、可靠性测试可靠性测试是通过将电子元器件进行加速老化和压力测试，以模拟元器件在不同条件下的工作状态，从而评估其可靠性。
第十一章 封装可靠性工程
第十一章 封装可靠性工程
1、概述 、
2、可靠性测试项目 、
尹小田
1、概
述
芯片封装流程完成后， 芯片封装流程完成后，封装厂会对产品进行质量和可 靠性的测试，质量检测是检测芯片的可用性、 靠性的测试，质量检测是检测芯片的可用性、可靠性检测 是检测产品“未来”的质量。 是检测产品“未来”的质量。 可靠性主 要是解决 早期不良 产品。 产品。
温度 121℃ ℃
湿度 100RH%
时间 504h
压力 2个大气压 个大气压
尹小田
预处理测试
Precon 测试：从芯片封装完成到实际在组装，产品须经过包 测试：从芯片封装完成到实际在组装， 运输等，预处理就是需要先模拟这个过程， 装、运输等，预处理就是需要先模拟这个过程， 来测试产品的可靠性。 来测试产品的可靠性。 减弱环氧树脂的吸湿性解决爆米花效应， 减弱环氧树脂的吸湿性解决爆米花效应， 减小封装的热膨胀系数， 减小封装的热膨胀系数，增强附着能力以改善 预处理测试的流程：测试前先用超声波检查电气性能和内部 预处理测试的流程： 脱层问题，防止电路失效发生。 脱层问题，防止电路失效发生。 ，先是温度 结构，确定没事，开始各项测试， 结构，确定没事，开始各项测试 先是温度T/C测 测 试模拟运输过程中的温度变化， 试模拟运输过程中的温度变化，再模拟水分子干 燥过程，然后恒温定时放置一段时间后， 燥过程，然后恒温定时放置一段时间后，再模拟 焊锡过程检测电气特性和内部结构。 焊锡过程检测电气特性和内部结构。 预处理测试会出现的问题：爆米花效益、脱层、电路失效。 预处理测试会出现的问题：爆米花效益、脱层、电路失效。 封装吸湿后碰到高温，水分变成气体而使封装体急剧膨胀， 封装吸湿后碰到高温，水分变成气体而使封装体急剧膨胀， 造成破坏。 造成破坏。
封装可靠性工程
测试项目简称 Precon test T/C Test T/S Test HTST Test T&H Test PCT Test
T/C测试
T/C（Temperature Cycling）测试，即温度循环测 试。
测试炉如图11.3所示，由一个热气腔，一个冷气腔 组成，腔内分别填充热冷空气（热冷空气的温度 各个封装厂有自己的标准，相对温差越大，通过 测试的产品的某特性可靠性越高）。两腔之间有 个阀门，是待测品往返两腔的通道。
统计学上的浴盆曲线
综述
可靠性工作的定义
可靠性评估
抽样检查、质量筛选 工序指数、SPC、PPM
可靠性提高
可靠性物理 => 手段 系统改进方法 => 内容
成品率
内在可靠性
综述
可靠性评估技术
传统的元器件产品质量和可靠性评价方法
(1) 批接受抽样检验 (2) 可靠性筛选(寿命实验) (3) 现场寿命数据收集
起小电流增益减少等。
• 使用问题引起的损坏：静电损伤、电浪涌损伤、机械损伤，过高温度引起的破
坏、干扰信号引起的故障、焊剂腐蚀管腿等。
可靠性测试项目
可靠性测试项目 预处理（Preconditioning Test） 温度循环测试（Temperature Cycling Test） 热冲击（Thermal Shock Test） 高温储藏（High Temperature Storage Test） 温度和湿度（Temperature & Humidity Test） 高压蒸煮（Pressure Cooker Test）
半导体可靠性
主要的失效机理
指器件失效的实质原因。即引起器件失效的物理或化学过程。
设计问题引 起的缺陷
集成电路高可靠封装技术
集成电路高可靠封装技术稿子一：嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊超级厉害的集成电路高可靠封装技术！你们知道吗？这集成电路封装技术就像是给集成电路穿上了一层超级坚固的防护服。
它可重要啦，要是没有这层防护服，集成电路就像个娇弱的小宝宝，很容易受到外界的伤害。
想象一下，集成电路就像是我们身体里的小心脏，要好好保护起来才能正常工作。
而高可靠封装技术呢，就是那最棒的保护罩。
它能让集成电路不怕潮湿的环境，不怕高温的考验，也不怕各种电磁干扰。
比如说，在那些超级复杂的电子设备里，集成电路就得依靠这可靠的封装技术，才能稳定地发挥作用。
要不然，一会儿这儿出问题，一会儿那儿闹毛病，那可就糟糕啦！而且哦，这封装技术还在不断进步呢！科学家们一直在努力，让封装变得更小、更轻、更强大。
就好像给集成电路打造了一个越来越完美的家。
所以说呀，集成电路高可靠封装技术真的是太酷啦，它让我们的电子世界变得更加精彩和稳定！稿子二：嗨呀，朋友们！今天咱们来讲讲集成电路高可靠封装技术，这可是个超有趣的话题哦！你想啊，集成电路就像一个个小精灵，在我们的电子设备里跑来跑去努力工作。
那怎么能让它们安安心心地干活呢？这就得靠高可靠封装技术啦！这封装技术就像是给小精灵们盖了一座坚固的城堡。
城堡的墙壁要能挡住外面的风雨雷电，还要能保持里面的舒适环境。
比如说，它得防止灰尘跑进去捣乱，也得挡住水分的侵蚀。
而且哦，这城堡还得能散热。
不然小精灵们工作起来热得不行，可就没力气啦！同时，它还得能抵抗外界的震动和冲击，不能让小精灵们被晃得晕头转向。
现在的封装技术越来越厉害啦，不仅能保护好集成电路，还能让它们变得更小更灵活。
就像把大大的城堡变成了精致的小房子，却依然坚固无比。
这技术的发展可真是让人惊叹不已！它让我们的手机更智能，电脑更快速，各种电子产品都越来越好用。
所以说，集成电路高可靠封装技术可真是电子世界的大功臣呢！。
电子封装可靠性：过去，现在及未来
电子封装可靠性：过去，现在及未来摘要：电子封装是芯片成为器件的重要步骤，过程涉及着许多不同的材料，一些材料表现出明显的与温度和速度有关的非线性机械行为。
在相关过程中，外部载荷和设备之间的相互作用通常是多尺度和多物理场特点的，这对电子封装的建模和仿真方法提出了相应的要求。
从可靠性控制的角度来看，封装故障主要包括热力耦合故障和电力耦合故障，随着新的封装材料和技术的出现，电子封装可靠性的试验方法急需新的突破与发展。
关键词：电子封装；可靠性；封装材料1.电力电子器件的可靠性分析电源模块在电源控制中扮演着重要角色，在能源的有效转化中扮演着重要角色。
近几年来，采用诸如SiC、GaN等宽隙型半导体的电力电子组件，其工作温度可达200℃，而功率组件在200℃以上的高温热-机械疲劳老化问题十分严重。
所以，有必要对高可靠性、长寿命的电力组件进行研究，自上世纪90年代以来，电力装置的研究一直处于起步阶段，其研究的重点是电力装置的状态监控与剩余寿命估算。
目的前部以CAE为基础的应力分析、断裂力学、材料强度分析等技术已经成为电力电子设备封装结构整体的重要手段[1]。
但由于电源模块的工作状态复杂，该模型只能用于特定的电源模块，需要根据不同的模块和条件选择和调整新的参数。
之后，有学者提出了基于非弹性应变区间Δε in 的导体断裂和粘结层裂纹的寿命预测模型，并给出了J型积分区间和非线性断裂力学参数 T *积分区间Δ T*的预测模型寿命。
因为这两种方法都能直接反映热疲劳的物理参数，所以都要比以温度区间△ T为基础的寿命预报模型更为简便。
2.微电子芯片封装可靠性研究封装的微电子产品在生产、使用、储存、运输等过程中，受到环境因素的影响，如湿度、温度、振动、灰尘等，这些都会对封装产品的可靠性产生影响或化学失效，其失效机制主要有：翘曲变形、剥离与分层、疲劳破坏、磨损、腐蚀等。
在这些问题中，封装中的湿度问题是目前电子封装企业所面对的一个难题。
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“电子封装的可靠性工程”课程介绍
课程简介：伴随着电子产品的多功能化和小型化的发展趋势，电子封装扮演着越来越重要的作用。
但是由于电子封装是一个由多材料所够成的复杂系统，其在制造和使用过程中，经常会产生各种各样的质量和可靠性问题。
本课程将从电子产品的特征分析开始，讲述为什么电子封装会有失效产生? 怎么用不同的方法和手段来分析、检测和发现封装的可靠性和失效问题。
然后，课程会重点介绍在电子产品中从芯片封装到印刷线路版集成会出现的各种主要失效形式和相关机理，以及电子封装质量和可靠性检测的主要实验技术。
最后，课程会介绍如何进行电子封装的失效防护? 并通过例证的方式来讲解如何通过可靠性设计的方法来保证电子产品的短期工艺可制造性和长期使用可靠性。
适合培训人员
本课程主要针对各类封装测试、表面安装、印刷线路版、代加工等公司和企业中的研发、质量管理、可靠性测试、工艺开发、和材料测试等人员。
芯片设计、材料供应、设备制造、和高校的研发人员也将能从此课程中受益。
本课程将涵盖以下主题：
一、电子封装的可靠性性工程概述
1. 什么是电子封装？
2. 电子封装的作用和特点
3. 电子封装产品的质量和可靠性问题
4. 可靠性工程的基本概念
二、电子封装的可靠性测试手段及数据分析方法
1.为什么电子封装会出现失效？
·封装设计的问题
·加工制造的缺陷
·材料选择的问题
2.如何分析、检测和发现电子封装的失效？
·理论分析方法
·统计模拟方法
·实验测试方法
3.电子封装产品的可靠性测试手段和方法
·加速试验的相关理论
·加速试验方法选择的准则
·传统的可靠性测试手段和方法
4.可靠性实验数据的分析原理和方法
·电子封装的可靠性定义
·电子封装寿命的统计分析方法
·可靠性加速模型
三、电子封装产品的失效类型、特征和机理
1.电子封装的失效类型、特征和机理概述
2.电子元器件及其封装的主要失效类型、特征和机理
·表面安装电子元器件的失效类型、特征和机理
·脆性断裂特征和机理
·爆米花失效特征和机理
·引脚开裂失效特征和机理
·塑封层失效特征和机理
·非半导体器件的失效特征和机理
·静电失效特征和机理
３. 电子封装中内联接的主要失效类型、特征和机理·焊锡接点的缺陷
·焊锡接点的疲劳失效
·焊锡接点的蠕变失效
·焊锡接点的晶须生长失效和机理
·内联接的晶间化合物生长失效和机理
·内联接的腐蚀失效和机理
·内联接的电迁徙失效和机理
４.印刷线路版的主要失效类型、特征和机理
·材料相关的失效和机理
·界面开裂失效和机理
·信号/电源联接相关的缺陷、失效和机理
·印刷线路版中穿孔相关的失效和机理
四、关键的失效分析实验技术
1.失效分析实验技术概述
2.关键的缺陷检测技术
·光学检测技术
·X射线检测技术
·声检测技术
3.关键的微结构分析技术
·冶金显微镜
·电子扫描显微镜
·X射线衍射仪
4.关键的热性能分析技术
·微分扫描热量仪
·热机械分析仪
·热重力分析仪
5.关键的封装结构分析技术
·投影云纹仪
·云纹干涉仪
·数字相关分析仪
6.小结
五、电子封装产品的失效防护与可靠性设计
1.失效防护与可靠性设计的基本概念
2.什么是电子封装产品的可靠性设计？
3.热-机械失效问题的防护和可靠性设计方法
4.电失效问题的防护和可靠性设计方法
5.化学失效问题的防护和可靠性设计方法
6.计算机辅助的虚拟可靠性设计方法
7.有限元 (FEM) 分析方法概述
8.例子1 –焊锡接点的失效防护和可靠性设计
9.例子2 --双材料界面的失效防护和可靠性设计。