芯片封装可靠性系统培训

29Leabharlann 铜线产品的可靠性保证铜线键合对芯片的要求,芯片铝层厚度最低要求
压区下二氧化硅层要大于4000埃
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铜线产品的可靠性保证
铜线键合对芯片压区要求
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铜线产品的可靠性保证
铜线键合对芯片压区要求
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铜线产品的可靠性保证
铜线键合产品的注意事项
１．压区下有图形的产品尽量不要用铜线键合 ２．高可靠性要求产品如工业控制＼计算机＼汽车电子等不要采用铜线键合 ３．对VDＭＯＳ管在采用铜线键合时要注意铝层厚度必须满足＞３ＵＭ ４．铜线工艺封装的产品应及时做好功能测试，测试中应注意漏电流和波形 失真等的异常，对测试良率低或者分BIN异常的要做好弹坑和CRACK的检查 ５．金线键合转铜线键合要做好可靠性试验
W/B站工艺控制要点： 1. 球焊温度的控制，包括预热区、工作区和冷却区 2. 在轨道上异常停留时间的控制 3. 球焊参数优化防止弹坑、CRACK 4. 铜线产品气体的流量和氢气的含量控制 5. 第二点针印控制 6. 劈刀寿命控制 7. 球厚、球直径、铝挤出球直径、铝残留、IMC、推力、拉力 8. 球焊机器类型的选择 9.不同编号球焊机器参数的误差补偿 10.线夹的维护保养 11. 压缩气气压的稳定性 12.劈刀的选择 13.打火参数的控制 14. 焊线的选择，包括供应商的选择 15. 在线时间控制 16.空气中硫含量控制
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产品防湿等级试验流程
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芯片来源更换时可以也按照流程做可靠的实验,正常后再开始批量生产
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湿气敏感等级和那些因素有关
• • • • • • • • • • 1.和封装形式有关,湿气敏感度按照封装形式由强到弱的大致顺序为 BGA\TQFP\LQFP\QFP\TSSOP\SSOP\SOP\SOT\TO\SDIP\DIP 2.和塑封材料吸水率、粘结力、耐高温性能有关 3.和导电胶的挥发物、吸水率、粘结力、耐高温性能有关 4.和产品的芯片大小、封装的引线框架基岛大小、封装体内塑封料本身 结合面积占塑封体面积有关 5.和各站封装工艺有关 6.与产品的设计结构有关 * 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
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导电胶对产品可靠性的影响
导电胶对产品可靠性的影响也是非常大的
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导电胶对产品可靠性的影响
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导电胶对产品可靠性的影响
BGA 常用2025D --不导胶 2100A--导电胶
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导电胶对产品可靠性的影响
覆晶胶(白色硅胶)的成份和作用 化学物质名称 含量%
聚二甲基硅氧烷
二氧化硅 钛白粉 含氢硅油
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塑料封装是非气密封装
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塑料封装属于非气密封装,塑料封装采用的塑封料和导电胶是有 一定吸水率的材料,其吸水率通常在千分之几到千分之十几左右,产 品吸收一定程度的湿气之后,在波峰焊或者红外回流焊时,湿气在高 温下迅速膨胀,从而产生产品内部的界面分层，导致连接线开路、 芯片损伤等缺点，严重的造成胶体鼓胀或裂开,即我们常说的”爆 米花”效应. • 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
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如何从工艺角度做到产品零分层
时间控制：
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如何从工艺角度做到产品零分层
封装工艺控制要关注的要点小结： • 磨片进刀速度、转速、磨片厚度、去离子水电导率、粗糙度、应力残留控制 • 划片进刀速度、转速、切割深度、防静电措施、裂缝和崩角控制 • 装片压力、顶针、吸嘴、银浆头的选用、压伤控制、背面顶针印、胶厚度控制 • 装片烘烤曲线、烘箱类型选择、挥发物沾污及框架氧化控制 • 球焊第一点参数、焊针的选用、预热及球焊温度、弧度、球焊深度 IMC 弹坑 CRACK控制、 针印痕迹控制 • BGA塑封前等离子清洗效果和水珠角度测量控制 • 塑封模具的设计如顶杆位置、脱模角度、侧面粗糙度、是否开齿及塑封温度、压强、速度、 胶体错位、胶体偏心、注胶口厚度、分层和开裂控制 • 后固化温度、时间、翘曲和铰链反应程度的控制 • 冲塑刀片与胶体的距离、刀片形状如倒角控制、产品受力和分层控制 • 电镀去飞边工艺、电镀电流、前处理、后处理、镀液成份、易焊性控制、机械 化学 电 受 力和分层控制 • 切筋成形和切割分离时产品胶体受力情况的监控（显微镜检查裂缝和SAT）、共面性、防静 电 • 对薄形产品激光打印打印深度的控制 • 对产品的烘烤和真空包装、对防湿等级在MSL2、MSL3的产品在包装时的防湿和对应包装 控制
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铜线产品的可靠性保证
铜丝球焊具有的优势： （1）价格优势 （2）导电性和导热性均好于金线 （3）冲弯率好于金线
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铜线产品的可靠性保证
铜丝球焊的难点： （1）铜容易被氧化，键合工艺不稳定 （2）铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。 键合时需要施加更 大的超声能量和键合压力， 因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。
94%
4% 1% 1%
• •
在产品压焊后塑封前对产品芯片表面点胶,来避免芯片电性能受塑封料应力的影 响,从而达到封装良率高而稳定的作用.但是芯片表面点胶也会影响产品散热，对 TO220来说这个工艺会造成产品使用时爆管增加。 可靠性方面是否会有影响需进一步评估。
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导电胶对产品可靠性的影响
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如何从工艺角度做到产品零分层
“集成电路封装可靠性原理、 案例分析及方案解决”高级研 修班
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可靠性常用术语
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集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目
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产品防湿等级定义
• 防湿等级 • LEVEL 1 • LEVEL 2 • LEVEL 3 • • • •
非密封包装状态下存放期
标准吸湿考核条件
在小于30C/85%相对湿度无期限 85C/85% 168小时 在30C/60%条件下1年 85C/60% 168小时 在小于30C/60%条件下1周 30C/60% 192小时 加速=60C/60% 40小时 SAMPLE：50
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如何分析超声扫描的结果
分层与失效的关系： 1. CSCAN扫描分层显示波形没有完全反波的不一定会造成产品失效 （分层的距离基本在0.1um~0.2um级别），是否会失效需要验证； 2. TSCAN扫描使用软件判断为红色，而且红色在打线区，基本上这 个产品会造成使用失效巨大的风险；分层的距离基本在1um级别） 3. 没有分层的产品不一定不失效，如ELQFP大基岛的焊接时塑封料的 形变造成焊线与基岛脱开，如BGA焊接时BALL LIFT，这些异常很多 情况下不一定能看到分层，如可靠性PCT\HAST后球与铝层脱开造成 失效，也一般与分层无关。
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LEVEL3产品防湿标签例子
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注意: 袋内含湿敏器件 1.器件在密封袋内的寿命为：温度＜40℃，湿度＜90%下的寿命是12个 月 2.密封袋开封后，需要进行红外回流、气相回流、波峰焊或等效处理的 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)
功能 提供交联反应 提供交联反应 改善物理特性，降低成本 加快反应速度 联结树脂和填充料 满足 UL-94 要求 颜色 有助脱模 降低内部应力 提高流性，降低粘度 提高对 L/F，ST 粘附性 提高可靠性
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塑封料对产品可靠性的影响
1 SPIRAL FLOW （CM） 2 GEL TIME （AT 175度） 3 VISCOSITY Pa.s 4 THERMAL EXPANSION 1 *10E-5/度 5 THERMAL EXPANSION 2 *10E-5/度 6 TG 7 THERMAL CONDUCTIVITY cal/cm*sec*度 8 FLEXURAL STRENGTH AT 25度 kgf/mm*mm 9 FLEXURAL MODULUS AT 25度 kgf/mm*mm 10 FLEXURAL STRENGTH AT 240度 kgf/mm*mm 11SPECIFIC GRAVITY 12 VOLUME RESISTVITY AT 150度 OM-cm 13 UL FLAME CLASS 14 WATER ABOSORPTION (BOLLING 24 HOURS) 15 EXTRACTED NA+(PPM) 16 EXTRACTED CL-(PPM) 17 FILLER DIAMETER (um) 18 PH 19 SHORE D HARDNESS 20 SHRINKAGE
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如何分析超声扫描的结果
Detectable Defects

1.Delamination 2.Package Crack 3.Die Crack 4.Void
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如何分析超声扫描的结果
超声扫描结果与切片和SEM的验证对照 SEM的标尺为1um很重要
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如何分析超声扫描的结果
超声扫描结果的判断（PRECON试验前后）： 1）芯片表面不得有分层 2）焊线区域不得有分层 3）非有效区直插式产品正面分层面积不得超过10%,背面不得超过20% 非有效区表面贴装式产品正面分层面积不得超过5%,背面不得超过10% 客户要求零分层的应按照客户要求 笔记本电脑、安全控制件、军用、高可靠工业控制类按照零分层要求 4）芯片和基岛连接面TSCAN结果分层面积不得超过5% 5）可靠性试验前后分层变化率不得大于5%