塑封集成电路结构分析技术研究
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对识别不同结构单元的试验项目进行合并，以 塑封器件结构为对象形成结构要素识别方法，如表 2 所示；并按照先非破坏性后破坏性的原则，编制 结构分析试验程序和样品分组，如表 3 所示。
图 3 塑封器件结构单元分解图 表 1 塑封器件失效机理的试验项目
失效模式 腐蚀
沾污
枝晶生长
最可能的失效机理 水汽和离子
短路
由于工艺过程控制不良产生颗粒、 键 合 互 联 、芯 片 、引 多余的内互联线，金属迁移和枝晶 脚、基板框架、 生长。
外观检查、X 射线（CT）检查、内部检查、 剖面检查、键合强度
丧失或退化
电 过 应 力 ，ESD，辐 照 ，高 阻 电 接 芯片、键合互联结构、 SAM 检查、内部检查、剖面检查、键合强
封集成电路为例，其典型结构组成如图 2 所示，针 对塑封集成电路的结构，进行结构单元分解和结构 要素识别，如图 3 所示。
4 结构要素识别
塑封器件中不同的结构会出现不同的失效机 理，通过对塑封器件常见的失效模式和失效机理进 行调研分析［6~13］，并找出其对应的结构单元，根据结 构单元制定相应的试验项目，如表 1 所示。
关键词 结构分析；单元分解；要素识别 中图分类号 TN405 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9730. 2019. 09. 044
Research on Structural Analysis Technology of Plastic IC
KUANG Lishan WANG Tan （Aerospace Science and Industry DefenΒιβλιοθήκη Baidue Technology Research Testing Center，Beijing 100854）
半导体器件的结构分析就是针对器件内部结 构、材料与工艺，甚至是内部管芯各层结构的工艺 质量情况进行检查，发现其不适应军用环境要求的 内部及外部因素，并针对所发现的问题，提出改进 建议 。 ［1~5］ 从技术角度上讲，主要是对国产化替代 或者新研元器件开展相关验证分析，剔除不适用于 特殊环境的结构或设计，降低元器件应用风险。
芯片 键合互联结构
内部检查、剖面检查 键合强度、剖面检查
氧化层 开路
金属暴露在氧气里
芯片钝化层
引线键合不良、引线不良、热冲击、 键 合 互 联 、芯 片 、引
机械冲击或振动过应力引起芯片 脚、基板框架、
裂 纹 ；键 合 点 偏 离 、腐 蚀 或 电 迁 移
使内互连不良；由于注塑使引线键
合损伤
SEM 检查、钝化层完整性 外观检查、X 射线（CT）检查、内部检查、 剖面检查、键合强度
192
邝栗山等：塑封集成电路结构分析技术研究
总第 303 期
3 结构单元分解
结构单元分解是对元器件的整体结构按照功
能单元和物理单元进行二级或三级层次分解，获得
结构要素，以此作为确定分析试验项目、策划试验
流程的依据。
键合丝
芯片
塑封体
引脚
芯片粘接
基板及框架
图 2 塑封器件典型封装结构图
以 MAXIM 生产的型号为 MAX1270AEAI 的塑
Abstract As a new technology to evaluate component design，structure and process reliability，structure analysis is still in the stage of research and has not been widely used. In this paper，MAX1270AEAI plastic-sealing integrated is taken as the object， the methods and processes of component structure unit decomposition，structural element recognition，and structural analysis test are introduced in detail.
2 结构分析流程
结构分析的目的是解决元器件是否适用于特
殊环境的要求，因此结构验证必须将元器件和使用 环境要求结合起来，在方案制定时充分考虑已知的 各种结构，并结合厂家提供的相关信息资料进行。 结构分析初步流程如图 1 所示。
图 1 结构分析试验程序
∗ 收稿日期：2019 年 3 月 13 日，修回日期：2019 年 4 月 26 日 作者简介：邝栗山，男，硕士研究生，工程师，研究方向：元器件失效分析及可靠评价。
触、高温环境
塑封界面
度
多孔/针孔 标识模糊
封装工艺不良 高 温 环 境 、恶 劣 气 氛 ，使 用 清 洁 剂 不当
生产过程控制不良
水汽、偏压和暴露的金属
对应的结构单元 引脚、芯片
芯片、引脚
芯片、互联结构、塑封 界面
对应的结构分析试验项目 外观检查、内部检查
外观检查、内部检查
内部检查、剖面检查、能谱分析
金属迁移 金属间化合物
铝金属化层中的电流密度 不 同 金 属 间 的 金 属 反 应 ，如 铝 - 金 （紫斑）
总第 303 期 2019 年第 9 期
舰船电子工程 Ship舰Ele船ctr电onic子En工gin程eering
Vol. 39 No. 9 191
塑封集成电路结构分析技术研究∗
邝栗山 王 坦
（航天科工防御技术研究试验中心 北京 100854）
摘 要 结构分析作为一种新的评价元器件设计、结构和工艺可靠性评价的技术，目前还处于研究推广阶段，未得到广 泛应用。论文以 MAX1270AEAI 塑封集成电路为对象，详细介绍了元器件结构单元分解、结构要素识别，结构分析试验等方 法和流程。
Key Words structural analysis，unit decomposing，factor identifying Class Number TN405
1 引言
由于航天产品对元器件小型化、轻型化的迫切 需求，以及国外高质量等级元器件的可获得性日益 艰难等因素，促进了国产替代和新研器件的发展。 然而这些器件的内部的结构、材料或工艺能否完全 满足军用环境的使用要求，仅通过现有的检测筛选 手段是难以进行全面的评估。
图 3 塑封器件结构单元分解图 表 1 塑封器件失效机理的试验项目
失效模式 腐蚀
沾污
枝晶生长
最可能的失效机理 水汽和离子
短路
由于工艺过程控制不良产生颗粒、 键 合 互 联 、芯 片 、引 多余的内互联线，金属迁移和枝晶 脚、基板框架、 生长。
外观检查、X 射线（CT）检查、内部检查、 剖面检查、键合强度
丧失或退化
电 过 应 力 ，ESD，辐 照 ，高 阻 电 接 芯片、键合互联结构、 SAM 检查、内部检查、剖面检查、键合强
封集成电路为例，其典型结构组成如图 2 所示，针 对塑封集成电路的结构，进行结构单元分解和结构 要素识别，如图 3 所示。
4 结构要素识别
塑封器件中不同的结构会出现不同的失效机 理，通过对塑封器件常见的失效模式和失效机理进 行调研分析［6~13］，并找出其对应的结构单元，根据结 构单元制定相应的试验项目，如表 1 所示。
关键词 结构分析；单元分解；要素识别 中图分类号 TN405 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9730. 2019. 09. 044
Research on Structural Analysis Technology of Plastic IC
KUANG Lishan WANG Tan （Aerospace Science and Industry DefenΒιβλιοθήκη Baidue Technology Research Testing Center，Beijing 100854）
半导体器件的结构分析就是针对器件内部结 构、材料与工艺，甚至是内部管芯各层结构的工艺 质量情况进行检查，发现其不适应军用环境要求的 内部及外部因素，并针对所发现的问题，提出改进 建议 。 ［1~5］ 从技术角度上讲，主要是对国产化替代 或者新研元器件开展相关验证分析，剔除不适用于 特殊环境的结构或设计，降低元器件应用风险。
芯片 键合互联结构
内部检查、剖面检查 键合强度、剖面检查
氧化层 开路
金属暴露在氧气里
芯片钝化层
引线键合不良、引线不良、热冲击、 键 合 互 联 、芯 片 、引
机械冲击或振动过应力引起芯片 脚、基板框架、
裂 纹 ；键 合 点 偏 离 、腐 蚀 或 电 迁 移
使内互连不良；由于注塑使引线键
合损伤
SEM 检查、钝化层完整性 外观检查、X 射线（CT）检查、内部检查、 剖面检查、键合强度
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邝栗山等：塑封集成电路结构分析技术研究
总第 303 期
3 结构单元分解
结构单元分解是对元器件的整体结构按照功
能单元和物理单元进行二级或三级层次分解，获得
结构要素，以此作为确定分析试验项目、策划试验
流程的依据。
键合丝
芯片
塑封体
引脚
芯片粘接
基板及框架
图 2 塑封器件典型封装结构图
以 MAXIM 生产的型号为 MAX1270AEAI 的塑
Abstract As a new technology to evaluate component design，structure and process reliability，structure analysis is still in the stage of research and has not been widely used. In this paper，MAX1270AEAI plastic-sealing integrated is taken as the object， the methods and processes of component structure unit decomposition，structural element recognition，and structural analysis test are introduced in detail.
2 结构分析流程
结构分析的目的是解决元器件是否适用于特
殊环境的要求，因此结构验证必须将元器件和使用 环境要求结合起来，在方案制定时充分考虑已知的 各种结构，并结合厂家提供的相关信息资料进行。 结构分析初步流程如图 1 所示。
图 1 结构分析试验程序
∗ 收稿日期：2019 年 3 月 13 日，修回日期：2019 年 4 月 26 日 作者简介：邝栗山，男，硕士研究生，工程师，研究方向：元器件失效分析及可靠评价。
触、高温环境
塑封界面
度
多孔/针孔 标识模糊
封装工艺不良 高 温 环 境 、恶 劣 气 氛 ，使 用 清 洁 剂 不当
生产过程控制不良
水汽、偏压和暴露的金属
对应的结构单元 引脚、芯片
芯片、引脚
芯片、互联结构、塑封 界面
对应的结构分析试验项目 外观检查、内部检查
外观检查、内部检查
内部检查、剖面检查、能谱分析
金属迁移 金属间化合物
铝金属化层中的电流密度 不 同 金 属 间 的 金 属 反 应 ，如 铝 - 金 （紫斑）
总第 303 期 2019 年第 9 期
舰船电子工程 Ship舰Ele船ctr电onic子En工gin程eering
Vol. 39 No. 9 191
塑封集成电路结构分析技术研究∗
邝栗山 王 坦
（航天科工防御技术研究试验中心 北京 100854）
摘 要 结构分析作为一种新的评价元器件设计、结构和工艺可靠性评价的技术，目前还处于研究推广阶段，未得到广 泛应用。论文以 MAX1270AEAI 塑封集成电路为对象，详细介绍了元器件结构单元分解、结构要素识别，结构分析试验等方 法和流程。
Key Words structural analysis，unit decomposing，factor identifying Class Number TN405
1 引言
由于航天产品对元器件小型化、轻型化的迫切 需求，以及国外高质量等级元器件的可获得性日益 艰难等因素，促进了国产替代和新研器件的发展。 然而这些器件的内部的结构、材料或工艺能否完全 满足军用环境的使用要求，仅通过现有的检测筛选 手段是难以进行全面的评估。