6封装可靠性教程
封装可靠性测试概述.ppt
封装可靠性测试概述
学习目标
教学 目标
可靠性概念 封装可靠性 可靠性测试项目
可靠性概述
产品可靠度的性能
质量 可用性 性能
可靠性参数
封装可靠性
短时间内就损坏的产品 顾客接受的产品 顾客接受的产品
可靠性测试
不良率高
可靠性测试
盈利
21世纪
20世纪90年代 可靠性 质量
产能
可靠性测试
①预处理
可 靠
②温度循环测试
性
③热冲击
温度
测
湿度
试
④高温储藏
压强
项
⑤温度和湿度
目ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
⑥高压蒸煮
知识小结
1、可靠性概念： 产品可靠度的性能； 2、封装可靠性： 产品的不良率降低； 3、可靠性测试项目： ①预处理、②温度循环测试、③热冲击、④高温储藏、 ⑤温度和湿度、⑥高压蒸煮；
三维封装优点
三维（3D）封装：
封装可靠性及失效分析 ppt课件
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
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
• 微焦点X射线检测
封装可靠性及失效分析
• 激光温度响应方法
封装可靠性及失效分析
• 激光温度响应方法原理
封装可靠性及失效分析
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封装可靠性及失效分析
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——精选推荐
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
封装的可靠性测试
封装的可靠度认证试验元器件的可靠性可由固有的可靠性与使用的可靠性组成。
其中固有可靠性由元器件的生产单位在元器件的设计，工艺和原材料的选用等过程中的质量的控制所决定，而使用的可靠性主要由使用方对元器件的选择，采购，使用设计，静电防护和筛选等过程的质量控制决定。
大量的失效分析说明，由于固有缺陷导致的元器件失效与使用不当造成的失效各占50%，而对于原器件的制造可分为微电子的芯片制造和微电子的封装制造。
均有可靠度的要求。
其中下面将介绍的是封装的可靠度在业界一般的认证。
而对于封装的流程这里不再说明。
1．焊接能力的测试。
做这个试验时，取样数量通常用高的LTPD的低数目（LTPD=50%=5PCS）。
测试时须在93度的水流中浸过8小时，然后，如为含铅封装样品，其导线脚就在245度（+/-5度误差）的焊材中浸放5秒；如是无铅封装样品，其导线脚就在260度（+/-5度误差）焊材中浸放5秒。
过后，样品在放大倍率为10-20X的光学显微镜仪器检验。
验证的条件为：至少导线脚有95%以上的面积均匀的沾上焊材。
当然在MIS-750D的要求中也有说明可焊性的前处理方法叫水汽老化，是将被测样品暴露于特制的可以加湿的水蒸汽中8+-0.5小时,,其实际的作用与前面的方法一样.之后要进行干燥处理才能做浸锡处理。
2．导线疲乏测试。
这测试是用来检验导线脚接受外来机械力的忍受程度。
接受试验的样品也为LTPD的低数目（LTPD=50%=5PCS），使试样放在特殊的仪器上，如为SOJ或TSOP型封装的小产品，应加2OZ的力于待测脚。
其它封装的产品，加8OZ于待测脚上。
机器接着使产品脚受力方向作90度旋转，TSOP的封装须旋转两次，其它封装的要3次旋转。
也可以根据实际情况而定。
然后用放在倍数为10-20X 倍的放大镜检验。
验证的条件为：导线脚无任何受机械力伤害的痕迹。
3.晶粒结合强度测试。
作这样的测试时，样品的晶粒须接受推力的作用，然后用放大倍数10-20X 的光学仪器检验。
电子封装的可靠性工程
“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。
芯片产业如何实现产品的高可靠性封装
芯片产业如何实现产品的高可靠性封装在当今科技高速发展的时代，芯片作为电子设备的核心组件，其性能和可靠性至关重要。
而芯片封装作为芯片制造的重要环节，直接影响着芯片的性能、稳定性和使用寿命。
那么，芯片产业要如何实现产品的高可靠性封装呢？首先，我们要明白什么是芯片封装。
简单来说，芯片封装就是将制造好的芯片进行保护和连接，使其能够与外部电路进行有效的电信号传输。
它不仅为芯片提供了物理保护，还起到了散热、电磁屏蔽等作用。
要实现高可靠性封装，材料的选择是关键的第一步。
封装材料必须具备良好的热性能、电性能和机械性能。
例如，在热性能方面，材料要有较高的热导率，能够有效地将芯片工作时产生的热量散发出去，避免芯片因过热而出现性能下降甚至损坏。
常用的封装材料包括陶瓷、塑料和金属等。
陶瓷具有良好的耐高温和绝缘性能，适用于高性能芯片的封装；塑料则成本较低，适用于一些对性能要求不是特别高的芯片；金属具有良好的散热和电磁屏蔽性能，在特定领域也有广泛应用。
封装工艺的优化也是实现高可靠性的重要环节。
目前常见的封装工艺有倒装芯片封装、球栅阵列封装（BGA）、晶圆级封装（WLP）等。
倒装芯片封装可以大大缩短芯片与基板之间的连接距离，减少信号传输的损耗和延迟；BGA 封装则能够提供更多的引脚连接，增加芯片与外部电路的通信带宽；WLP 封装则可以实现芯片尺寸与封装尺寸的接近，减小封装体积，提高集成度。
在实际生产中，需要根据芯片的性能要求和应用场景，选择合适的封装工艺，并不断优化工艺参数，以确保封装质量的稳定性和一致性。
封装过程中的环境控制也不容忽视。
封装车间需要保持高度的洁净度，以防止微小颗粒对芯片造成污染和损坏。
同时，温度、湿度和压力等环境参数也需要严格控制，以保证封装材料的性能和封装工艺的稳定性。
例如，在某些封装工艺中，需要在特定的温度和湿度条件下进行胶水的固化，以确保胶水的粘结强度和可靠性。
检测与测试是确保封装可靠性的重要手段。
在封装完成后，需要对芯片进行一系列的检测和测试，包括外观检查、电性能测试、热性能测试、可靠性测试等。
《集成电路封装和可靠性》培训课件：芯片互连技术
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可 达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度 达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆 工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性
芯片封装工艺流程sop6
芯片封装工艺流程sop6芯片封装工艺流程SOP6在现代科技领域中，芯片封装工艺是非常关键的环节。
而SOP6则是其中一种常用的封装工艺流程。
下面将以人类的视角来描述SOP6的具体步骤，使读者能够感受到真人在叙述的情感。
我们需要明确SOP6的目标和意义。
芯片封装工艺的目的是将裸露的芯片封装起来，以保护芯片并提供连接外部电路的接口。
SOP6作为一种封装工艺流程，具有高效、可靠、经济的特点，广泛应用于各种电子设备中。
接下来，我们进入SOP6的具体步骤。
首先是准备工作。
在封装过程开始前，需要对芯片和封装材料进行准备。
这包括清洁芯片表面、准备封装材料等。
然后是焊接芯片。
在焊接过程中，需要将芯片与封装基板进行连接。
这一步骤需要高精度的操作，以确保焊接的质量和稳定性。
同时，还需要进行焊接温度和时间的控制，以避免芯片损坏或焊接不良。
接着是封装胶的涂覆。
在芯片焊接完成后，需要涂覆封装胶来保护芯片。
封装胶具有良好的绝缘性能和抗冲击能力，能够有效保护芯片免受外界环境的影响。
然后是封装胶的固化。
在涂覆完封装胶后，需要进行固化处理。
固化过程中，封装胶会变得坚硬且稳定，确保芯片在使用过程中不会受到外力的损害。
最后是测试和包装。
在芯片封装完成后，需要进行功能测试和外观检查，以确保封装的芯片符合要求。
然后，将芯片放入适当的包装中，以便在运输和使用过程中保持安全。
通过以上步骤，SOP6封装工艺流程完成了芯片的封装过程。
这一流程不仅确保了芯片的安全性和可靠性，还提供了连接外部电路的接口。
在现代科技的推动下，SOP6等封装工艺的不断发展将为电子设备的发展提供更好的支持。
总结起来，芯片封装工艺流程SOP6是一种高效、可靠、经济的封装工艺。
通过准备工作、焊接芯片、涂覆封装胶、固化、测试和包装等步骤，实现了对芯片的封装和保护。
这一工艺流程在电子设备的制造中起到了至关重要的作用，为我们带来了更多便利和创新。
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
最新的封装发展趋势
封装的可靠性问题
集成电路封装的可靠性要求：
保持器件管芯与外界环境隔绝，排除外界干扰，即集成电路工 作期间维持比较干燥的惰性的内部环境。
从封装的材料方面，封装可分为：
1. 气密封装：金属封装、陶瓷封装、低熔点玻璃封装 2. 塑料封装
一般塑料封装的可靠性比气密封装的差。通常在工作环境苛刻、整机 可靠性要求高或使用较长时，采用气密封装；工作环境良好条件下 采用塑料封装。在美国大量的器件采用塑料封装，气密封装大都用于 军用器件。
可靠性要求：
1. 树脂渗透性小：水份渗透过程中，水、钠离子、氯离子或具有极性 基的有机物沾污会引起金属引线部分断裂，或增加器件表面漏电
2. 塑料中的离子浓度小。 3. 热稳定性好 4. 加工性能好，尺寸稳定，成型后有较好的机械强度。
塑料封装的可靠性问题
常用的封装材料：
聚酯、聚氨酯、环氧化物、有机硅树脂(硅酮树脂)和热固性塑料 (聚酰亚胺、聚苯二甲酸二丙烯脂)。目前，主要有环氧化物和硅 酮树脂两大类。
分立
分立 分立/组合 集成
有机
有机
DCA板
SLIM
3
3
3~1
1
5~10 5~10
5~10
1
7%
10%
25%
>75%
先进的封装技术
简介
从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先 进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来 越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减 小，可靠性提高，使用更加方便等等。
实封存在问题：涂料与管芯引线的热膨胀系数不同，多次温度变化 后，会拉断引线，造成开路而导致器件失效。因此，高可靠性器件 封装均采用气密性空封。
封装可靠性及失效分析(共66张PPT)
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
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。
芯片封装工艺流程sop6
芯片封装工艺流程sop6芯片封装工艺流程SOP6封装工艺是芯片制造过程中至关重要的一环，它将芯片内部的电路封装成一个完整的器件。
SOP6是一种常用的封装工艺，下面将详细介绍SOP6封装工艺的流程。
1. 材料准备SOP6封装工艺的第一步是准备所需的材料。
这些材料包括芯片、封装基板、引脚、焊料等。
芯片是封装的核心部分，封装基板是芯片的支撑物，引脚用于连接芯片与外部电路，焊料用于固定引脚和封装基板。
2. 芯片粘接在SOP6封装工艺中，芯片首先需要与封装基板粘接在一起。
这一步通常采用高粘度胶水或焊接技术完成。
粘接的目的是确保芯片与封装基板之间的良好接触，以便传递电子信号。
3. 引脚安装接下来是引脚的安装。
引脚是连接芯片与外部电路的桥梁，它们需要准确地安装在封装基板上。
在SOP6封装工艺中，引脚通常采用焊接技术进行固定。
4. 焊接焊接是SOP6封装工艺中的重要步骤。
通过焊接技术，引脚与封装基板之间形成牢固的连接。
焊接过程中需要控制好温度和时间，以确保焊接质量。
5. 清洁和测试完成焊接后，需要对封装芯片进行清洁和测试。
清洁的目的是去除焊接过程中产生的杂质和污染物，以确保封装芯片的质量。
测试的目的是验证封装芯片的功能是否正常。
6. 包装和质量控制最后一步是封装芯片的包装和质量控制。
封装芯片需要进行合适的包装，以保护其免受外部环境的影响。
质量控制是确保封装芯片质量的关键，包括外观检查、尺寸测量和功能测试等。
总结：SOP6封装工艺是芯片制造过程中的重要环节，它将芯片内部的电路封装成一个完整的器件。
该工艺包括材料准备、芯片粘接、引脚安装、焊接、清洁和测试、包装和质量控制等步骤。
通过严格遵循SOP6封装工艺流程，可以确保封装芯片的质量和性能。
封装可靠性与失效分析讲解学习
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。
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
封装的可靠性测试
封装的可靠度认证试验元器件的可靠性可由固有的可靠性与使用的可靠性组成。
其中固有可靠性由元器件的生产单位在元器件的设计，工艺和原材料的选用等过程中的质量的控制所决定，而使用的可靠性主要由使用方对元器件的选择，采购，使用设计，静电防护和筛选等过程的质量控制决定。
大量的失效分析说明，由于固有缺陷导致的元器件失效与使用不当造成的失效各占50%，而对于原器件的制造可分为微电子的芯片制造和微电子的封装制造。
均有可靠度的要求。
其中下面将介绍的是封装的可靠度在业界一般的认证。
而对于封装的流程这里不再说明。
1．焊接能力的测试。
做这个试验时，取样数量通常用高的LTPD的低数目（LTPD=50%=5PCS）。
测试时须在93度的水流中浸过8小时，然后，如为含铅封装样品，其导线脚就在245度（+/-5度误差）的焊材中浸放5秒；如是无铅封装样品，其导线脚就在260度（+/-5度误差）焊材中浸放5秒。
过后，样品在放大倍率为10-20X的光学显微镜仪器检验。
验证的条件为：至少导线脚有95%以上的面积均匀的沾上焊材。
当然在MIS-750D的要求中也有说明可焊性的前处理方法叫水汽老化，是将被测样品暴露于特制的可以加湿的水蒸汽中8+-0.5小时,,其实际的作用与前面的方法一样.之后要进行干燥处理才能做浸锡处理。
2．导线疲乏测试。
这测试是用来检验导线脚接受外来机械力的忍受程度。
接受试验的样品也为LTPD的低数目（LTPD=50%=5PCS），使试样放在特殊的仪器上，如为SOJ或TSOP型封装的小产品，应加2OZ的力于待测脚。
其它封装的产品，加8OZ于待测脚上。
机器接着使产品脚受力方向作90度旋转，TSOP的封装须旋转两次，其它封装的要3次旋转。
也可以根据实际情况而定。
然后用放在倍数为10-20X 倍的放大镜检验。
验证的条件为：导线脚无任何受机械力伤害的痕迹。
3.晶粒结合强度测试。
作这样的测试时，样品的晶粒须接受推力的作用，然后用放大倍数10-20X 的光学仪器检验。
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• 80年代出现了表面安装技术(SMT)，IC封装形式发展成为适合表
面贴装的短引线或无引线(SMC/SMD)结构，用以封装I/O数十个引 脚的中规模集成电路(MSIC)或较少I/O的LSI
发展过程(续)：
封装的可靠性问题
北京大学微电子学系
Department of microelectronics Peking University
内容提纲
封装可靠性问题
•
集成电路后工序简介
•
•
封装形式
封装的可靠性问题
简 介
封装工艺过程
划片 分离芯片 镜检及分选 装架 检验 引线键合 检验 封盖 外引线整形 打印标签 包装入库 组 装 工 艺 流 程
封装的可靠性问题
封装造成器件失效的原因：
由于气密性差，水及周围各种污染物渗透到管芯，令 芯片及电极系统发生各种物理化学反应，而造成器件 不稳定和失效。
如某些研究表明：管壳气密密封结构的缺陷，致使水汽在长时间微漏 中浸入，造成电路失效，是主要失效因素。引起引线开路和铝线腐蚀 断开。 另外，在封装壳内采用有机硅树脂等作为内涂料，成为“实封”； 而不用内涂料的称为“空封”(可充保护气体)。 实封存在问题：涂料与管芯引线的热膨胀系数不同，多次温度变化 后，会拉断引线，造成开路而导致器件失效。因此，高可靠性器件 封装均采用气密性空封。
最新的封装发展趋势
封装的可靠性问题
集成电路封装的可靠性要求：
保持器件管芯与外界环境隔绝，排除外界干扰，即集成电路工 作期间维持比较干燥的惰性的内部环境。
从封装的材料方面，封装可分为： 1. 气密封装：金属封装、陶瓷封装、低熔点玻璃封装 2. 塑料封装
一般塑料封装的可靠性比气密封装的差。通常在工作环境苛刻、整机 可靠性要求高或使用较长时，采用气密封装；工作环境良好条件下 采用塑料封装。在美国大量的器件采用塑料封装，气密封装大都用于 军用器件。
塑料双列直插封装
芯片载体
SSI～LSI
LSI～VLSI
先进的封装技术
目前的集成电路封装技术： 四列扁平封装(QFP)；球焊阵列封装(BGA) 芯片尺寸封装(CSP)；多芯片组装(MCM) 载带自动键合(TAB)；倒装焊(FC) 发展过程：
• 20世纪60、70年代中小规模IC曾大量采用I/O数十个引脚的TO封
•近几年又发展出BGA，封装达到不超过芯片尺寸20%的所谓芯
片尺寸封装(CSP)，这促使MCM得以迅速发展 WB－丝焊 DCA－直接晶片接合(Direct Chip Attachment)
SLIM－单级集成模块(Single level integrated module)
微电子封装发展的历程及趋势
3. 面朝下键合
芯片正面朝下，将芯片上的压焊点与管壳基座上的压焊区进行键合 省略金属引线，键合速度快，可靠性和成品率都高，对自动化有利 典型方式有：到装方式、樑式引线、珠网方式等
封装工艺过程
封装形式
封装的主要目的：阻止来自外界的冲击和潮气等，以保护内部的芯
片和键合部位；其次是为了易于安装在印刷电路板上。 封装类型 金属管壳封装 塑料封装 陶瓷平行缝焊双列直插封装 陶瓷模塑双列直插封装 陶瓷扁平封装 主要应用 晶体管、SSI 晶体管、SSI SSI～LSI SSI～LSI SSI～MSI
有机
3 5~10 2%
有机
3 5~10 7%
有机
3 5~10 10%
DCA板
3~1 5~10 25%
SLIM
1 1 >75%
先进的封装技术
简介
从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先 进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来 越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减 小，可靠性提高，使用更加方便等等。
年份 芯片互连 封装形式 组装方式 无源元件 1970 WB DIP PIH 分立 1980 WB QFP SMT 分立 1990 WB BGA BGA/SMT 分立 2000 FC CSP BGA/SMT 分立/组合 2005 低成本高 I/0的FC 裸芯片 DCA 集成
基板
封装层次 元件类型 Si效率（芯 片/基板）
一、DIP封装 封装结构形式：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式 DIP，引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷 低熔玻璃封装式)。 Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。
二、芯片载体封装 封装形式有：陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、 小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装 PQFP(Plastic Quad Flat Package)，QFP比DIP的封装尺寸大大减小。 Intel公司的CPU，如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装 PQFP。 三、BGA封装 成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O 引脚封装的最佳选择。 Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管)，功 耗很大的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、PentiumⅡ采用陶 瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA，并在外壳上安装 微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作。
• 90年代开发出QFP、塑料四列扁平封装(PQFP)，不但解决了较
QFP、PQFP成为SMT的主导微电子封装形式。
多I/O LSI的封装问题，而且适于SMT在印刷电路板(PCB)或其他基 板上进行表面贴装
•90年代出现了BGA(球格阵列 Ball Grid遇到的困难
后工序－主要是将硅片分割成单个芯片，并封
装到管壳内。大体分为： 1. 划片 2. 键合 3. 封装 4. 成品检测 5. 老化筛选 键合和封装工艺最为关键，在很大程度上决定了 集成电路的可靠性和成本
封装工艺过程
引线键合
1. 芯片粘结 芯片和管座的机械结合，不仅芯片要牢靠固定，而且具有电学上 的欧姆接触，并改善散热条件 2. 引线键合 芯片上的压焊点与管壳基座边上的引线压焊区，采用金属细线连接 金丝球焊法、热压键合法、超声键合法等