封装可靠性及失效分析
BGA失效分析报告
随着电子设备向高集成度、高可靠性 方向发展，BGA封装广泛应用于各类 电子产品中。然而，BGA失效问题逐 渐凸显，对产品性能和可靠性产生严 重影响。
BGA封装介绍
01
BGA封装特点
高密度、低电感、低热阻、易于 实现高速信号传输等。
02
BGA封装工艺流程
03
BGA失效类型
芯片粘接、引脚焊接、塑封固化 等。
01
03
一款笔记本电脑在使用过程中频繁出现蓝屏和死机现 象，拆解后发现芯片与BGA基板间的粘接材料老化，
芯片脱落导致电路故障。
04
一款平板电脑在使用过程中突然发生屏幕破裂，经检 查发现BGA封装体存在制造缺陷，无法承受机械冲击 。
失效影响分析
性能下降
BGA失效会导致电路性能下降，引发 各种故障现象，如死机、重启、数据 丢失等。
可靠性。
04 BGA失效预防和改进措施
优化封装设计
优化封装设计是预防BGA失效的重要 措施之一。
通过改进BGA的封装设计，可以减少 潜在的缺陷和问题，提高其可靠性和 稳定性。这包括优化焊球间距、改进 焊球材料和减小焊球直径等措施。
提升制造工艺水平
提升制造工艺水平是降低BGA失效风险的关键。
通过采用先进的制造技术和设备，提高BGA的制造精度和一致性，可以显著降低制造过程中可能出现的缺陷和问题。这包括 采用高精度的焊接设备、优化焊接工艺参数和加强过程控制等措施。
BGA失效进行分析和预测，为预防性维护提供支持。
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安全风险
对于关键性电子设备，BGA失效可能 引发严重安全问题，如设备损坏、数 据泄露或人身伤害等。
生产成本
可靠性分析--失效分析-PPT
失效分析的对象可以是一个完整的电子产品设备，一块 单板也可以是一个元器件，但制定分析程序的基本原则 是一致的。如下：
先方案后操作 先安检后通电 先弱点后强点 先静态后动态 先外部后内部 先宏观后微观
先外设后主机 先电源后负载 先一般后特殊 先公用后专用 先简单后复杂 先主要后次要 先断电后换件 先无损后破坏 最后一定要对每一项工作做好认真的笔记，以提高失效分
• 失效分析
失效分析(Failure Analysis)的定义
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况 进行 技术分析，以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成 失效的原因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的 不可靠性 因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和 时间 等因素对器件发生失效所产生的影响。 失效分析在 可靠性设计、材料选择、工艺制造和使 用维护等方面都 为有关人员提供各种科学依据。
提出预防措施及设计改进方法 根据机理分析，提出消除产生失效的办法和建议 反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制 乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和 条
件、使用方法和条件、质量控制和管等方面
失效模式就是元器件失效的表现形式 半导体器件：开 路、短路、无功能、特性退化(劣化) 一般通过观察或 电性能测试就能发现
确定失效机理，需要选用分析、试验和观测设备对失效 样品 进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实。
有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏性试验， 观察 是否产生相似的失效现象，通过反复验证。
以失效机理的理论为指导，对失效模式、失效原因进行 理论 推理，并结合材料性质、有关设计和工艺的理论及 经验，提 出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的 内在原因或具 体物理化学过
微电子封装中的可靠性设计与优化研究
微电子封装中的可靠性设计与优化研究微电子封装是现代电子技术中重要的环节，可靠性是该领域研究的关键问题。
本文将从可靠性设计与优化的角度出发，探讨微电子封装中的可靠性问题，并提出相应的研究方向和优化策略。
一、微电子封装中的可靠性问题微电子封装是将微电子芯片、集成电路与外部介质进行物理连接和保护的过程。
在封装过程中，由于温度、湿度、机械应力等外部环境因素的影响，以及封装材料的特性限制，微电子封装可能存在以下可靠性问题：1. 焊接可靠性：封装过程中，焊接是连接芯片和外部引脚的重要方式。
焊点的质量直接影响到整个封装的可靠性。
焊点可能出现冷焊、开裂、疏松等问题，从而引起芯片与引脚的断裂，甚至导致器件失效。
2. 热传导问题：微电子封装中，芯片产生的大量热量需要通过封装材料传导和散热。
若散热不良，会导致芯片温度过高，降低器件的可靠性和寿命。
3. 封装材料的降解：封装材料因长期暴露在恶劣环境下，可能会出现老化、腐蚀、电学性能下降等问题，进而影响封装的可靠性和性能。
4. 微结构效应：微电子封装中，芯片和封装材料之间存在微结构效应，如针对封装材料的热膨胀系数不匹配，可能引起应力集中，导致微裂纹的产生和扩展，最终导致器件失效。
二、可靠性设计与优化的研究方向针对微电子封装中的可靠性问题，需要进行可靠性设计与优化的研究。
以下是几个研究方向的介绍：1. 封装材料的选择与设计：选择合适的封装材料对于提高微电子封装的可靠性至关重要。
研究人员需要综合考虑材料的热导率、机械强度、阻尼特性等因素，设计出能够满足封装要求并具备良好可靠性的材料。
2. 计算机辅助工程与模拟仿真：借助计算机辅助工程软件和模拟仿真技术，可以对微电子封装进行虚拟建模和仿真分析。
通过分析封装过程中的热传导、应力分布等问题，提前发现潜在的可靠性问题，并采取相应措施进行改进。
3. 焊接工艺的优化：焊接是微电子封装过程中容易产生可靠性问题的环节之一。
优化焊接工艺参数，控制熔化焊料的温度、时间、流动性等因素，能够降低焊接过程中的应力和热应变，提高焊接的可靠性。
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。
封装可靠性与失效分析共93页
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
芯片封装基本流程及失效分析处理方法
芯片封装基本流程及失效分析处理方法一、芯片封装芯片封装的目的在于对芯片进行保护与支撑作用、形成良好的散热与隔绝层、保证芯片的可靠性，使其在应用过程中高效稳定地发挥功效。
二、工艺流程流程一：硅片减薄分为两种操作手段。
一是物理手段，如磨削、研磨等；二是化学手段，如电化学腐蚀、湿法腐蚀等，使芯片的厚度达到要求。
薄的芯片更有利于散热，减小芯片封装体积，提高机械性能等。
其次是对硅片进行切割，用多线切割机或其它手段如激光，将整个大圆片分割成单个芯片。
流程二：将晶粒黏着在导线架上，也叫作晶粒座，预设有延伸IC晶粒电路的延伸脚，用银胶对晶粒进行黏着固定，这一步骤为芯片贴装。
流程三：芯片互联，将芯片焊区与基板上的金属布线焊区相连接，使用球焊的方式，把金线压焊在适当位置。
芯片互联常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB）和倒装芯片键合。
流程四：用树脂体将装在引线框上的芯片封起来，对芯片起保护作用和支撑作用。
包封固化后，在引线条上所有部位镀上一层锡，保证产品管脚的易焊性，增加外引脚的导电性及抗氧化性。
流程五：在树脂上印制标记，包含产品的型号、生产厂家等信息。
将导线架上已封装完成的晶粒，剪切分离并将不需要的连接用材料切除，提高芯片的美观度，便于使用及存储。
流程六：通过测试筛选出符合功能要求的产品，保证芯片的质量可靠性；最后包装入库，将产品按要求包装好后进入成品库，编带投入市场。
三、芯片失效芯片失效分析是判断芯片失效性质、分析芯片失效原因、研究芯片失效的预防措施的技术工作。
对芯片进行失效分析的意义在于提高芯片品质，改善生产方案，保障产品品质。
四、测试方法1、外部目检对芯片进行外观检测，判断芯片外观是否有发现裂纹、破损等异常现象。
2、X-RAY对芯片进行X-Ray检测，通过无损的手段，利用X射线透视芯片内部，检测其封装情况，判断IC封装内部是否出现各种缺陷，如分层剥离、爆裂以及键合线错位断裂等。
3、声学扫描芯片声学扫描是利用超声波反射与传输的特性，判断器件内部材料的晶格结构，有无杂质颗粒以及发现器件中空洞、裂纹、晶元或填胶中的裂缝、IC封装材料内部的气孔、分层剥离等异常情况。
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
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
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
• 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。
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1.2封装互连缺陷
引线桥连缺陷
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 桥连发生的过程
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 桥连发生的过程解析
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 桥连过程的结果-能量变化
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1.2封装互连缺陷
• 焊盘宽度的设计准则
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1.2封装互连缺陷
• 墓碑缺陷
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
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1.2封装互连缺陷
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 热膨胀系数不匹配导致的Whisker
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
封装可靠性及失效分析
1.3基板问题
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1.3基板问题
• 打开封装
封装可靠性及失效分析
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2.失效分析方法
• 失效定位技术
封装可靠性及失效分析
3.失效检测手段
封装可靠性及失效分析
3.失效检测手段
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
3.失效检测手段
封装可靠性及失效分析
3.失效检测手段
• 微焦点X射线检测
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
1.不同封装步骤的失效方式 2.失效分析方法 3.失效检测手段 4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
1.不同封装步骤的失效方式
1.1芯片键合 1.2封装互连缺陷 1.3基板问题 1.4塑料电子器件的湿热失效
失效机理
封装可靠性及失效分析
3.失效检测手段
• 激光温度响应方法
封装可靠性及失效分析
3.失效检测手段
• 激光温度响应方法原理
封装可靠性及失效分析
4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
4.失效实际案例
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4.失效实际案例
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4.失效实际案例
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4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
4.失效实际案例
封装可靠性及失效分析
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扩散 化学失效 热失配和热疲劳
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
影响芯片键合热疲劳寿命的因素
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
封装可靠性及失效分析
ห้องสมุดไป่ตู้
1.1芯片键合
• 焊点形状对疲劳寿命的影响
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 焊点界面的金属间化合物
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 老化时间对接头强度的影响
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 由热失配导致的倒装失效
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 钎料合金的力学性能对寿命的影响
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 疲劳寿命与应力和应变的关系
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
• 应力应变洄滞曲线
封装可靠性及失效分析
1.1芯片键合
ACF键合的剥离强度失效
1.4塑料电子器件的湿热失效
封装可靠性及失效分析
1.4塑料电子器件的湿热失效
封装可靠性及失效分析
2.失效分析方法
• 失效分析的一般程序
封装可靠性及失效分析
2.失效分析方法
• 收集现场失效数据
封装可靠性及失效分析
2.失效分析方法
• 电测技术
封装可靠性及失效分析
封装可靠性及失效分析
2.失效分析方法
封装可靠性及失效分析
1.3基板问题
封装可靠性及失效分析
1.3基板问题
封装可靠性及失效分析
1.4塑料电子器件的湿热失效
封装可靠性及失效分析
1.4塑料电子器件的湿热失效
失效机理：
封装可靠性及失效分析
1.4塑料电子器件的湿热失效
封装可靠性及失效分析
1.4塑料电子器件的湿热失效
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
ACF键合的剥离强度失效
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
扩散引起的失效-铝钉
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 铝钉的形成过程
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 扩散引起的失效-紫斑
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• Au/Al和Cu/Al键合失效时间预测
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 扩散引起的失效-电位移
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 电位移引起的失效评估-防治措施
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
• 电位移导致的晶须短路
封装可靠性及失效分析
1.2封装互连缺陷
铜引线上镀锡层的Whisker生长机理
封装可靠性及失效分析