集成电路封装可靠性定义和应用

重量 % 5-20 3-10 70-90 <2 <1 <3 <1 <1 <3 <3 <1 <1
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
塑封料对产品可靠性的影响
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
产品防湿等级定义
• 防湿等级 非密封包装状态下存wk.baidu.com期
标准吸湿考核条件
• LEVEL 1 • LEVEL 2 • LEVEL 3 • • • •
• 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、胶体结合面长度与厚度比有关
• 5.和框架材质表面镀层质量如粗糙度、表面杂质等有关（200度2小时变色试验）
• 6.与产品的设计结构和各站封装工艺有关
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)
产品防湿等级对应的不同包装要求
• LEVEL 1
• LEVEL 2 • •
• LEVEL 3 •
产品在小于30C/85%相对湿度下存放时,包装无特殊要求;
产品在30C/60%条件下1年内存放时,包装无特殊要求 但是很多情况下,特别是产品在南方存放时,湿度比较高, 产品要达到1年的存放期,包装要作适当的防湿措施;
• * 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。
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
塑料封装是非气密封装
• 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.
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
产品防湿等级试验流程
*****
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
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
架要注意这一点 • D/B后EPOXY CURE烘箱类型对基岛全镀银框架和局部镀银框架的可靠性有影响
塑封料对产品可靠性的影响
塑封料对产品可靠性的影响是非常大的
塑封料的成分
成分 树脂 硬化剂 填充料 催化剂 耦合剂 阻燃剂 着色剂 润滑剂 应力释放剂 流性提高剂 粘附提高剂 离子获取剂
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
在小于30C/60%条件下,包装无防湿措施仅能保存1周, 所以产品如要长时间保存,应该采取密封包装;
LEVEL3产品防湿标签例子
• 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