环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程

塑封料＼环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程

一环氧塑封料的工艺选择

1.1预成型料块的处理

（1）预成型塑封料块一般都储存在5℃-10℃的环境中，必会有不同程度的吸潮。因此在使用前应在干燥的地方室温醒料，一般不低于16小时。

（2）料块的密度要高。疏松的料块会含有过多的空气和湿气，经醒料和高频预热也不易挥发干净，会造成器件包封层内水平增多。

（3）料块大小要适中，料块小，模具填充不良；料块大，启模困难，模具与注塑杆沾污严重并造成材料的浪费。

1.2模具的温度

生产过程中，模具温度控制在略高于塑封料玻璃化温度Tg时，能获得较理想的流动性，约160℃-180℃。模具温度过高，塑封料固化过快，内应力增大，包封层与框架粘接力下降。同时，固化过快也会使模具冲不满；模具温度过低，塑封料流动性差，同样会出现模具填充不良，包封层机械强度下降。同时，保持模具各区域温度均匀是非常重要的，因为模具温度不均匀，会造成塑封料固化程度不均匀，导致器件机械强度不一致。

1.3注塑压力

注塑压力的选择，要根据塑封料的流动性和模具温度而定，压力过小，器件包封层密度低，与框架黏结性差，易发生吸湿腐蚀，并出现模具没有注满塑封料提前固化的情况；压力过大，对内引线冲击力增大，造成内引线被冲歪或冲断，并可能出现溢料，堵塞出气孔，产生气泡和填充不良。

1.4注模速度

注模速度的选择主要根据塑封料的凝胶化时间确定。凝胶化时间短，注模速度要稍快，反之亦然。注模要在凝胶化时间结束前完成，否则由于塑封料的提前固化造成内引线冲断或包封层缺陷。

1.5塑封工艺调整

对工艺调整的同时，还应注意到预成型料块的保管、模具的清洗、环境的温湿度等原因对塑封工序的影响。

2塑封料性能对器件可靠性的影响

2.1塑封料的吸湿性和化学粘接性

对塑封器件而言，湿气渗入是影响其气密性导致失效的重要原因之一。湿气渗入器件主要有两条途径：

①通过塑封料包封层本体；②通过塑封料包封层与金属框架间的间隙。

当湿气通过这两条途径到达芯片表面时，在其表面形成一层导电水膜，并将塑封料中的Na+、CL-离子也随之带入，在电位差的作为下，加速了对芯片表面铝布线的电化学腐蚀，最终导致电路内引线开路。随着电路集成度的不断提高，铝布线越来越细，因此，铝布线腐蚀对器件寿命的影响就越发严重。

针对上述问题，我们必须要求：

λ塑封料要有较高的纯度，Na+、CL离子降至最低；

λ塑封料的主要成分：环氧树脂与无机填料的结合力要高，以阻止湿气由本体的渗入；

塑封料与框架金属要有较好的粘接性；λ

λ芯片表面的钝化层要尽可能地完善，其对湿气也有很好的屏蔽作用。

2.2塑封料的内应力

由于塑封料、芯片、金属框架的线膨胀系数不匹配而产生的内应力，对器件密封性有着不可忽视的影响。因为塑封料膨胀系数（20-26E-6/℃）比芯片、框架（-16E-6/℃）的较大，在注模成型冷却或在器件使用环境的温差较大时，有可能导致压焊点脱开，焊线断裂甚至包封层与框架粘接处脱离，由此而引起其器件失效。

由此可见，塑封料的线膨胀系数应尽可能的低，但这个降低是收到限制的，因为在降低应力的同时，塑封料的热导率也随之降低，这对于封装大功率的器件十分不利，要使这两个方面得以兼顾，取决于配方中填料的类型和用量。填料一般为熔融型或结晶型硅粉，在某些性能需要方面有时候还需要添加球形或气相硅粉。

2.3塑封料的流动性

注塑时模具温度在160℃-180℃，塑封料呈熔融状态，其流动性对注模成功与否至关重要，流动性低于焊线冲击增大（金丝抗拉力5g-12g），焊线易被冲歪或冲断，并易造成模具冲不满，包封层表面出现褶皱和坑洼；流动性过高，溢料严重，当溢料过早地将模具出气孔堵塞时，空气排不尽，包封层会出现气孔或气泡。

在塑封料组成成分中，对流动性起主要作用的是主体环氧树脂的熔融黏度和填料二氧化硅的用量和颗粒粗细。结晶型硅粉具有高导热性，但黏度高，比重大，流速下降。熔融型硅粉流动性好，但导热差。因此在世纪生产中应根据封装器件性能不同选择使用，包括两者的混合使用。

二封装常规失效分析流程

1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。

主要包括的内容为：失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，

与正常品相比不同之处等

2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。

3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况．主要包括：老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等

通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。

4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实．

5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。

6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。

7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。）

8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。

主要包括：注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物

9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。

10，C-SAM即SAT，观察产品芯片分层情况。判断规范另见。样品数量为10只以内/批。

11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。样品数量为5只/批。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝等）是否确当．开帽后应该再测试，根据结果进一步分析.．

12，腐球：观察压区硅层是否破裂，严重氧化（用王水或氢氧化钠或氢氧化钾），腐球时注意要腐透（金丝彻底脱离芯片或溶化掉），不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

13，开帽时勿碰坏金丝及芯片，对于同一客户，同型号，同扩散批，同样类型的失效产品涉及3个组装批的，任抽一批最后对开帽产品进行测试看是否会变好。以确认是否是封装问题。

14，对开帽后漏电流偏大的可以使用微光显微镜检查。

15，对开帽后的芯片最好用SEM仔细检查有无如微小缺陷、氧化层穿孔等缺点。

16，失效分析主要依照：EOS、ESD、封装缺陷、芯片缺陷、CMOS闩锁、设计缺陷、可靠性（如水汽进入、沾污等）展开

塑封料＼环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程

字体:小中大|打印发表于:2007-3-3122:06作者:anndi来源:电子胶水●中国

一环氧塑封料的工艺选择

1.1预成型料块的处理

（1）预成型塑封料块一般都储存在5℃-10℃的环境中，必会有不同程度的吸潮。因此在使用前应在干燥的地方室温醒料，一般不低于16小时。

（2）料块的密度要高。疏松的料块会含有过多的空气和湿气，经醒料和高频预热也不易挥发干净，会造成器件包封层内水平增多。

（3）料块大小要适中，料块小，模具填充不良；料块大，启模困难，模具与注塑杆沾污严重并造成材料的浪费。

1.2模具的温度

生产过程中，模具温度控制在略高于塑封料玻璃化温度Tg时，能获得较理想的流动性，约160℃-180℃。模具温度过高，塑封料固化过快，内应力增大，包封层与框架粘接力下降。同时，固化过快也会使模具冲不满；模具温度过低，塑封料流动性差，同样会出现模具填充不良，包封层机械强度下降。同时，保持模具各区域温度均匀是非常重要的，因为模具温度不均匀，会造成塑封料固化程度不均匀，导致器件机械强度不一致。

1.3注塑压力

注塑压力的选择，要根据塑封料的流动性和模具温度而定，压力过小，器件包封层密度低，与框架黏结性差，易发生吸湿腐蚀，并出现模具没有注满塑封料提前固化的情况；压力过大，对内引线冲击力增大，造成内引线被冲歪或冲断，并可能出现溢料，堵塞出气孔，产生气泡和填充不良。

1.4注模速度

注模速度的选择主要根据塑封料的凝胶化时间确定。凝胶化时间短，注模速度要稍快，反之亦然。注模要在凝胶化时间结束前完成，否则由于塑封料的提前固化造成内引线冲断或包封层缺陷。

1.5塑封工艺调整

对工艺调整的同时，还应注意到预成型料块的保管、模具的清洗、环境的温湿度等原因对塑封工序的影响。

2塑封料性能对器件可靠性的影响

2.1塑封料的吸湿性和化学粘接性

对塑封器件而言，湿气渗入是影响其气密性导致失效的重要原因之一。湿气渗入器件主要有两条途径：

①通过塑封料包封层本体；②通过塑封料包封层与金属框架间的间隙。

当湿气通过这两条途径到达芯片表面时，在其表面形成一层导电水膜，并将塑封料中的Na+、CL-离子也随之带入，在电位差的作为下，加速了对芯片表面铝布线的电化学腐蚀，最终导致电路内引线开路。随着电路集成度的不断提高，铝布线越来越细，因此，铝布线腐蚀对器件寿命的影响就越发严重。

针对上述问题，我们必须要求：

λ塑封料要有较高的纯度，Na+、CL离子降至最低；

λ塑封料的主要成分：环氧树脂与无机填料的结合力要高，以阻止湿气由本体的渗入；

塑封料与框架金属要有较好的粘接性；λ

λ芯片表面的钝化层要尽可能地完善，其对湿气也有很好的屏蔽作用。

2.2塑封料的内应力

由于塑封料、芯片、金属框架的线膨胀系数不匹配而产生的内应力，对器件密封性有着不可忽视的影响。因为塑封料膨胀系数（20-26E-6/℃）比芯片、框架（-16E-6/℃）的较大，在注模成型冷却或在器件使用环境的温差较大时，有可能导致压焊点脱开，焊线断裂甚至包封层与框架粘接处脱离，由此而引起其器件失效。

由此可见，塑封料的线膨胀系数应尽可能的低，但这个降低是收到限制的，因为在降低应力的同时，塑封料的热导率也随之降低，这对于封装大功率的器件十分不利，要使这两个方面得以兼顾，取决于配方中填料的类型和用量。填料一般为熔融型或结晶型硅粉，在某些性能需要方面有时候还需要添加球形或气相硅粉。

2.3塑封料的流动性

注塑时模具温度在160℃-180℃，塑封料呈熔融状态，其流动性对注模成功与否至关重要，

流动性低于焊线冲击增大（金丝抗拉力5g-12g），焊线易被冲歪或冲断，并易造成模具冲不满，包封层表面出现褶皱和坑洼；流动性过高，溢料严重，当溢料过早地将模具出气孔堵塞时，空气排不尽，包封层会出现气孔或气泡。

在塑封料组成成分中，对流动性起主要作用的是主体环氧树脂的熔融黏度和填料二氧化硅的用量和颗粒粗细。结晶型硅粉具有高导热性，但黏度高，比重大，流速下降。熔融型硅粉流动性好，但导热差。因此在世纪生产中应根据封装器件性能不同选择使用，包括两者的混合使用。

二封装常规失效分析流程

1，接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求，并了解客户相关信息。

主要包括的内容为：失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处等

2，记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值。

3，收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况．主要包括：老员工，新员工，班次，人员当时的工作状态，机台状况，工夹具，所采用的原材料，工艺参数的变动，环境温湿度的变动等

通常有：装片机号，球焊机号，包封机号，后固化烘箱号，去飞边机号，软化线号，是否二次软化，测试机台，测试参数，料饼品种型号，引线条供应者及批号，金丝品种及型号，供应者等。

4，失效确认，可用自已的测试机检测功能、开短路，以确认客户反映情况是否属实．

5，对于非开短路情况，如对于漏电流大的产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，对封装工艺要严查。

6，对于开短路情况，观察开短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路，待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻，以判断该脚球焊是否虚焊。

7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料（如料饼，导电胶）是否确当，产品失效是否与应力和湿气有关（125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后，门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试的问题，对封装工艺要严查，如检查去飞边方式，浸酸时间等。）

8，80倍以上显微镜观察产品外形特征，特别是树脂休是否有破裂，裂缝，鼓泡膨胀。

主要包括：注胶口，脚与脚之间树脂体和导电物

9，对所有失效样品进行X-RAY检查，观察金丝情况，并和布线图相比较，以判断布线是否错误。如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。

10，C-SAM即SAT，观察产品芯片分层情况。判断规范另见。样品数量为10只以内/批。

11，开帽：对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式，其它情况用强酸即湿开帽形式。切开剖面观察金丝情况，及金球情况，表面铝线是否受伤，芯片是否有裂缝，光刻是否不良,是否中测，芯片名是否与布线图芯片名相符。样品数量为5只/批。对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。对于密间距产品要测量铝线宽度，确认所用材料（料饼，导电胶，金丝等）是否确当．开帽后应该再测试，根据结果进一步分析.．

12，腐球：观察压区硅层是否破裂，严重氧化（用王水或氢氧化钠或氢氧化钾），腐球时注意要腐透（金丝彻底脱离芯片或溶化掉），不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

13，开帽时勿碰坏金丝及芯片，对于同一客户，同型号，同扩散批，同样类型的失效产品涉及3个组装批的，任抽一批最后对开帽产品进行测试看是否会变好。以确认是否是封装问题。

14，对开帽后漏电流偏大的可以使用微光显微镜检查。

15，对开帽后的芯片最好用SEM仔细检查有无如微小缺陷、氧化层穿孔等缺点。

16，失效分析主要依照：EOS、ESD、封装缺陷、芯片缺陷、CMOS闩锁、设计缺陷、可靠性（如水汽进入、沾污等）展开