封装可靠性及失效分析知识讲解

半导体器件可靠性与失效分析微电子ppt

包括热设计、防静电设计、防辐射设计、布线设计等。
02
失效分析
失效定义与分类
失效定义
器件无法完成其预定功能或性能恶化到无法接受的程度。
失效分类
功能失效和结构失效，按性质可分为软失效和硬失效，按物理效应可分为可恢复失效和不可恢复失效。
失效分析方法
外观检查
电气测试
X射线检测
切片分析
化学成分分析
通过肉眼观察器件外观是否存在明显的缺陷或损伤，如裂纹、变形、烧伤等。
05
案例分析与讨论
典型失效案例分析
案例1
一个高可靠性MEMS压力传感器的失效分析。
案例2
一个微电子电路中的热失效问题。
案例3
一个存储器芯片的突发性失效。
失效预防与可靠性提升措施
预防措施1
采用高可靠性设计和制造技术。
预防措施2
优化芯片封装和测试流程。
预防措施3
重视生产过程中的质量控制。
提升措施1
控制晶圆的几何形状、表面平整度和化学组成，确保晶圆具有一致性和可靠性。
薄膜沉积环节
通过优化工艺参数和选用合适的薄膜材料，提高薄膜的质量和可靠性。
光刻环节
精确控制光刻胶的厚度、光刻掩膜版的质量以及曝光能量等参数，确保器件的尺寸精度和可靠性。
刻蚀环节
通过选用合适的刻蚀气体、功率等参数，确保刻蚀的效果和可靠性。
通过测试器件的电压、电流、电阻等电气参数，判断器件是否存在电气故障。
利用X射线对器件内部进行无损检测，发现微小缺陷和内部结构问题。
通过将器件切割成薄片进行观察和分析，了解器件内部结构和材料的组成及分布情况。
采用光谱分析、质谱分析、能谱分析等方法，检测器件中各元素的种类、含量及分布情况。

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。

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。

封装可靠性及失效分析 ppt课件

• 收集现场失效数据
封装可靠性及失效分析
• 电测技术
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
• 打开封装
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
• 失效定位技术
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
封装可靠性及失效分析
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封装可靠性及失效分析
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• 微焦点X射线检测
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• 激光温度响应方法
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• 激光温度响应方法原理
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封装可靠性及失效分析
• 疲劳寿命与应力和应变的关系
封装可靠性及失效分析
• 应力应变洄滞曲线
封装可靠性及失效分析
ACF键合的剥离强度失效
封装可靠性及失效分析
ACF键合的剥离强度失效
封装可靠性及失效分析
扩散引起的失效-铝钉
封装可靠性及失效分析
• 铝钉的形成过程
封装可靠性及失效分析
• 扩散引起的失效-紫斑
影响芯片键合热疲劳寿命的因素
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
• 焊点形状对疲劳寿命的影响
封装可靠性及失效分析
• 焊点界面的金属间化合物
封装可靠性及失效分析
• 老化时间对接头强度的影响
封装可靠性及失效分析
• 由热失配导致的倒装失效
封装可靠性及失效分析
• 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。

封装可靠性——精选推荐

漏电流增加、腐蚀断裂、短路、间隙性故障
引线开路/短路、芯片/引线腐蚀、芯片开裂、性能不良
引脚端
形状不当、损伤、引脚端强度不足
Байду номын сангаас
开路、接触不良
引脚端封装上表面
氧化、生锈、表面处理液残留（清洗不足）
标记模糊
开路、接触不良、端间漏电流
使用不当导致开裂
失效模式与机理 7
封装失效因素及其模式－使用条件
工作异常参数性失效：模拟输出超出容许范围，比如I/O脚可见失效：器件未打码、发生侵蚀、封装问题或者其
他缺陷
失效模式与机理
21
微电子器件的失效机理－芯片
失效模式与机理22
微电子器件的失效机理－PCB组装
23
相关因素转换塑模、键合等
失效模式开路、短路（键合引线）
封
模塑料
树脂基材、硬化剂、抗化学特性、杂质、热膨胀、热导
装
设
计
封装形状芯片与封装尺寸的关系、与包封部
（
与尺寸
分的尺寸容差
塑
封）
塑封条件温度、时间、压力
功能失效、开路、短路（键合引线）、腐蚀
外引脚丢失，开路、短路、腐蚀
开路、短路（键合引线）、引线移位
化学：腐蚀、应力侵蚀；物理：扩散、分层、电迁移
失效模式与机理 2
失效分布和及其“浴盆式”曲线
早期失效：与材料/工艺缺
失效率λ(t)随时间分布－“浴盆”曲线
陷有关，用热老化筛除。
本征失效：应力作用下的随机失效,包括腐蚀/杂质扩散/晶体枝状生长/热电
早期失效：工艺缺陷
迁移/循环疲劳等，减小此
微电子封装的失效及其可靠性

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。

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。

封装可靠性及失效分析共68页

封装可靠性及失效分析
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡连柯(名言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德谟克利特 67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。——裴斯泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。 ——歌德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

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。

封装可靠性及失效分析(共66张PPT)

封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
失效机理
扩散化学失效热失配和热疲劳
影响芯片键合热疲劳寿命的因素
• 焊点形状对疲劳寿命的影响
• 焊点界面的金属间化合物
• 老化时间对接头强度的影响 ACF键合的剥离强度失效
铜引线上镀锡层的Whisker生长机理铜引线上镀锡层的Whisker生长机理焊点界面的金属间化合物桥连过程的结果-能量变化由热失配导致的倒装失效桥连过程的结果-能量变化由热失配导致的倒装失效由热失配导致的倒装失效老化时间对接头强度的影响热膨胀系数不匹配导致的Whisker 焊点形状对疲劳寿命的影响钎料合金的力学性能对寿命的影响扩散引起的失效-电位移老化时间对接头强度的影响焊点形状对疲劳寿命的影响桥连过程的结果-能量变化钎料合金的力学性能对寿命的影响焊点形状对疲劳寿命的影响钎料合金的力学性能对寿命的影响
• 电位移引起的失效评估-防治措施
• 电位移导致的晶须短路
铜引线上镀锡层的Whisker生长机理
引线桥连缺陷
• 桥连发生的过程
• 桥连发生的过程解析
• 桥连过程的结果-能量变化
• 焊盘宽度的设计准则
• 墓碑缺陷
• 热膨胀系数不匹配导致的Whisker
钎料合金的力学性能对寿命的影响老化时间对接头强度的影响封装可靠性及失效分析钎料合金的力学性能对寿命的影响铜引线上镀锡层的Whisker生长机理由热失配导致的倒装失效影响芯片键合热疲劳寿命的因素老化时间对接头强度的影响 1芯片键合 1芯片键合 ACF键合的剥离强度失效焊点界面的金属间化合物 1芯片键合桥连过程的结果-能量变化桥连过程的结果-能量变化 ACF键合的剥离强度失效疲劳寿命与应力和应变的关系焊点形状对疲劳寿命的影响疲劳寿命与应力和应变的关系扩散引起的失效-电位移

封装可靠性与失效分析讲解学习

•流动浸渍法
又称粉体涂装法。将完成微互连的多层布线板在预加热的状态，浸入装满环氧树脂与氧化硅粉末的混合粉体中，并处于流动状态的流动浴槽中，浸渍一段时间，待粉体附着达一定厚度后，经加热固化完成封装。
在对树脂封装进行结构设计时，应重点考虑耐湿性和减小
内应力这两个问题。对于前者应减少可能漏气的环节，加强从外气到半导体元件的密封措施；对于后者应正确把握封装树脂热膨胀系数、填充量等的关系，减少容易发生应力集中的环节等。在有些情况下，可以采用从里到外三层树脂封装的结构，靠近芯片为一层柔软层，中间为一层缓冲层，外部为一层致密层。这样既可提高耐湿性，又可减小内应力。
• 关于密封性，不单单取决于树脂材料，还取决于引脚的表面状态，以及树脂材料同氧化铝陶瓷多层布线板等基体材料的匹配情况。对于耐湿性良好而密封性不太理想的树脂，可以通过增加基体材料表面粗糙度的方法，增加整体的密封性。
• 树脂封装法中，芯片周围包围的树脂材料越多、有效隔离长度越长、耐湿性越好。但另一方面，随着封装树脂量的增加及树脂中内应力的增加，会造成陶瓷布线板发生翘曲，致使芯片布线板上搭载的芯片部件剥离、引起WB电气连接破坏、造成布线板上膜电阻出现裂纹等。故应正确把握树脂填充量、有效绝缘长度、内应力等因素的关系。
传递模注塑封技术
a.模注树脂成分及特性
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。
树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。

电子封装可靠性_基本概念复习

基本概念可靠性可靠性三要素随机变量随机变量的分布函数随机变量的概率密度函数上侧分位数可靠度函数失效分布函数（累积失效概率）失效密度函数失效率函数可靠度，失效分布，失效密度，失效率之间相互关系失效率单位产品失效期分类平均寿命MTBFMTTF可靠寿命指数分布的参数及其含义寿命服从指数分布的产品的“永远年轻”特性威布尔分布的三个参数及其含义正态分布的两个参数及其含义总体（母体）样品子样（样本）统计量参数估计点估计区间估计置信区间置信度显著性水平极大似然估计五种寿命试验—（n,无,数）（n,无,时）（n,有,数）（n,有,时）（n,无,数）（n,部分有,时）置信度与区间宽度，失效数与区间宽度最佳线性无偏估计中的最佳，线性，无偏的含义估计量的优良性准则，其含义加速寿命试验加速系数加速应力水平选取试验样品选取测试周期抽样检查批批量的选取与质量稳定性计数抽样，计量抽样接收概率曲线（抽样特性曲线）第一类误判，及其概率第二类误判，及其概率理想抽样特性曲线抽样参数对抽样特性曲线的影响二次计数抽样检验程序（图）计数序贯抽样程序（检验图）统计假设检验步骤皮尔逊检验可靠性试验种类失效率等级维持试验与定级试验的区别失效率、置信度、允许失效数和总试验时间的关系平均寿命抽样检验抽样特性曲线可靠性增长试验杜安可靠性增长模型累计的MTBF当前的MTBFMTBF移动平均值方法（表中各项的含义）各种可靠性基础试验的目的可靠性物理阳极氧化的应用Al线电化学腐蚀Ag的迁移机理及其预防措施界限模型与耐久模型的区别艾林模型加速系数累积损伤模型失效模式失效机理失效分析失效分析流程失效分析原则。

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。

塑料封装可靠性问题浅析

塑料封装可靠性问题浅析塑料封装可靠性问题浅析1、引言塑料封装器件很容易由于多种原因而导致早期失效。

这些缺陷产生的根源很多, 他们能够导致在塑封体各个部位产生一系列的失效模式和失效机理。

缺陷的产生主要是由于原材料的不匹配、设计存在缺陷或者不完善的制造工艺。

塑料封装器件同样也存在着非缺陷机理性失效, 比如PEM在空气中吸潮, 所吸收的潮气将会导致很多的问题出现, 包含在这一类失效中的就是所谓的磨损型失效机理。

这些类型的失效在后面将会进行详细的论述。

同时也将讨论避免产生缺陷的各种方法以及生产过程的优化和完善的设计。

这些都是为了保证最后成品的质量和可靠性。

2、塑料封装器件的缺陷及其预防有些缺陷很自然地归类于热机性能造成的, 而其他的缺陷通常和一些特殊的制成有关系, 比如芯片的制造、芯片的粘接、塑封、芯片的钝化、引线框架芯片基板的制造、焊丝或者后道成品包装。

这些都将在下面的讨论中看到, 同时其中的某些缺陷在分类上还是相互交叉的。

2.1、热机缺陷某些缺陷能够导致失效, 而这些缺陷都与热以及微观物质的移动有密切关系, 产生的主要原因就是环氧塑封料和不同接触界面材料的线膨胀系数不一致比如说, 当EMC固化时, 热收缩应力也随之产生这些应力将会导致巨大的拉伸和剪切应力, 作用于直接接触的芯片表面特别是在邑片的角部, 应力将会成几何级数增长, 很容易导致芯片薄膜钝化层或者芯片焊接材料以及, 芯片本身的破裂。

这些应力同样也容易导致EMC和芯片/芯片基板/引线框架之间出现分层断裂以及分层将会导致电路断开、短路以及间歇性断路问题出现。

同样它们也为潮气和污染源更容易进人塑封体内部提供了通路。

这些类型的缺陷可以通过以下措施来避免：在选择塑封料、引线框架、芯片焊接剂以及芯片钝化层的原材料时, 所有材料的线膨胀系数必须尽可能地相互匹配；芯片上部和下部塑封料的厚度应该尽可能地接近；尽量避免在设计和排版过程中出现边缘尖端以及尖角, 这样可以防止出现应力集中, 从而避免断裂的出现；最后, 提倡使用低应力塑封料以及低应力芯片焊接剂, 可以最大限度防止在封装的过程中出现多余应力。