集成电路封装,产品塑封体裂纹产生的原因
影响集成电路产品品质的因素及应对措施
-240 -237.03 -233.41
-0.75
-
-
0.73161 0.73256
-0.5 -0.304 -0.319
BVP10L.28P3 V -
-6.5 -8.2
-8.4 -8.42
追求卓越，用“芯”创造未来
Chipsea Technologies 1313
三、制造—WAT数据的定义
芯海科技
二、CMOS工艺制造过程及相关的WAT参数 4.长薄氧、长氮化硅、光刻场区(active反版)：Vt0P Vt0N BvCgpwa BvCgpwa
P-Sub
N阱
追求卓越，用“芯”创造未来
20
Chipsea Technologies 2020
三、制造-- 工艺过程与WAT数据的关系
芯海科技
二、CMOS工艺制造过程 5.场区氧化（LOCOS）, 清洁表面: BVN10L.28P1
追求卓越，用“芯”创造未来
Chipsea Technologies 7 7
二、设计—ESD设计
芯海科技
二、ESD设计
ESD是影响产品品质的直接因素,低水平的ESD设计会直接导致芯片在封装、运输、成测、 生产、保存过程中失效。最致命的是，这种失效，可能是隐性的。 案例:CSU1110项目
追求卓越，用“芯”创造未来
3.3V N
10/.28
Vt0N10L.28P1 V 0.55 IoffN10L.28P1 pA/um -
0.75 300
0.65 0.671150.69198
1
0.843 0.456
BVN10L.28P1 V 7
-
8.5
9.2 9.4
3.3V P
集成电路封装失效机理及可靠性设计研究
集成电路封装失效机理及可靠性设计研究随着电子技术的不断发展，集成电路在人们生活和工作中发挥着越来越重要的作用。
而集成电路封装作为集成电路的一项重要工艺，对集成电路的性能和可靠性具有非常重要的影响。
因此，对集成电路封装失效机理进行深入研究，并设计出更加可靠的封装方案，具有非常重要的现实意义。
一、集成电路封装失效机理集成电路封装失效主要包括材料失效、工艺失效和结构失效三个方面。
其中，材料失效是指电子封装材料在长时间使用过程中，由于内部结构发生改变导致失效，如负温度系数压敏电阻器老化失效、绝缘材料老化失效等。
工艺失效是指封装过程中出现的缺陷和不良现象，如焊接不良、漏胶等。
结构失效是指封装结构设计上的问题，如温度应力、内部气泡等问题。
对于材料失效，主要是因为材料长时间的老化导致的。
因此，在设计电子封装材料时，应该考虑到材料内部结构及外部环境因素对材料性能和可靠性的影响。
封装材料应该具有优良的耐老化性，并且材料的质量应该得到保证。
对于工艺失效，主要是因为封装工艺的不严格导致的。
为了保证封装工艺的可靠性，应该严格控制封装工艺流程及所使用的设备和材料，避免出现缺陷和不良现象。
对于结构失效，主要是因为长时间的使用过程中，封装结构会受到温度应力、机械应力、湿度等因素的影响，导致结构失效。
因此，在设计封装结构时应该考虑到环境应力对封装的影响，并采用合适的结构设计和材料，以提高封装的可靠性。
二、可靠性设计为了提高集成电路封装的可靠性，应该从以下方面进行设计和改进：1、采用新型封装材料新型封装材料具有低介电常数、高热导率、低热膨胀系数等优秀的性能，可以提高封装的可靠性。
2、提高封装结构的强度和稳定性采用合适的结构设计和材料，以提高封装结构的强度和稳定性，防止封装结构在长时间使用过程中因应力等因素导致失效。
3、严格控制封装工艺严格控制封装工艺，确保封装过程中各项参数得到严格控制和监测，避免工艺失误导致失效。
4、加强封装质量检测加强封装质量检测，及时检测和排除可能存在的缺陷和故障，确保产品的质量和可靠性。
ic封装中塑封制程中环氧树脂产生空洞的原因
ic封装中塑封制程中环氧树脂产生空洞的原因摘要在I C（in te gr at edc i rc ui t，集成电路）封装过程中，塑封制程中环氧树脂产生空洞是一种常见的问题。
本文将从几个可能的原因进行详细分析，包括树脂和填充剂选择、环氧树脂化学反应、制程参数控制以及封装过程中的气体释放。
通过全面了解这些原因，有助于大大降低环氧树脂产生空洞的风险。
一、树脂和填充剂选择在I C封装中，选择适合的环氧树脂和填充剂对于防止产生空洞至关重要。
首先，环氧树脂应具有较低的粘度，以便于在封装过程中流动性好，能够填满电子器件与封装材料之间的空隙。
其次，合适的填充剂应具有良好的分散性和浸润性，以确保与环氧树脂充分混合，避免产生空洞。
二、环氧树脂化学反应环氧树脂在固化过程中会发生化学变化，这也可能导致空洞的产生。
其中一个可能的原因是固化过程中的副反应产物聚合物体积收缩导致树脂收缩，从而形成空洞。
此外，环氧树脂的固化速度也会影响空洞的形成，如果固化速度过快，树脂内部产生的气体无法及时逸出，也会形成空洞。
三、制程参数控制制程参数的控制是解决环氧树脂产生空洞问题的关键。
一方面，封装温度要能够在树脂固化过程中提供充足的热能，促使树脂充分流动，排除空气和气泡。
另一方面，封装时间必须足够，以确保树脂固化充分，避免在固化过程中形成空洞。
此外，还需要合理控制封装压力，以保证树脂在填充过程中能够进一步融合并排除空气和气泡。
四、气体释放在环氧树脂固化过程中，存在多种气体释放的反应，如果这些气体无法及时排除或被封装材料所封锁，就会形成空洞。
为了解决这一问题，可以采取以下措施：首先，在制程中添加适量的气相释放剂，帮助气体快速逸出；其次，加入吸湿剂，降低树脂固化过程中的湿气含量，减少气体的产生；最后，在封装过程中提供良好的排气条件，确保气体能够及时排出。
五、结论综上所述，I C封装中塑封制程中环氧树脂产生空洞的原因主要包括树脂和填充剂选择不当、环氧树脂化学反应引起的体积收缩、制程参数控制不合理以及气体释放不畅等。
集成电路封装中的缺陷与失效
TQFP）等封装器件由于引线框架较薄，容易发生底座偏移和引脚变形。
翘曲
7
翘曲变形的发生是因为材料间彼此热膨胀系数 的差异及流动应力的影响再加上黏着力的限制，导 致了整个封装体在封装过程中受到了外界温度变化 的影响，材料间为了释放温度影响所产生的内应力 ，故而通过翘曲变形来达到消除内应力的目的。这 一现象在再流焊接器件中最易发生。
外来颗粒
16
在封装工艺中，封装材料中外来颗粒的存 在是由于其暴露在污染的环境、设备或材料中 。外来颗粒会在封装中扩散并留在封装内的金 属部位上，如IC芯片和引线键合点，从而导致 腐蚀和其他后续可靠性问题。
不完全固化
17
封装材料的特性如玻璃化转化温度受固 化程度的影响。因此，为了最大化实现封装 材料的特性，必须确保封装材料完全固化。 固化时间不足和固化温度偏低是导料完全固化 。另外，在两种封装料的灌注中，混合比例 的轻微变化都将导致不完全固化，进一步体 现了精确配比的重要性。
①检查印刷配准参数，当发现错误的配准时进行纠正。 ②经常清洗模板，避免阻塞。 ③经常检查焊膏，确信其不能太干燥。 ④确信支撑印制电路板的底基平实。
影响翘曲的参数及改进措施
9
（3）放置精度。如印刷精度一样，不当放置会造成翘曲缺陷。 为使机器故障最小化，以下方面需要检查和控制： ①因为元器件的拾取点很小，检查进料器使它基部对准非常重要。 ②确信支撑印制电路板的X—Y平台平坦而坚固。 ③放置对准要有精密控制，其放置速度要很慢。 ④确定常用拾取工具的适当喷嘴尺寸。
此外，需要进行刮刀位置控制以确保刮刀压力稳定，从而获得均匀的塑封 层厚度。在硬化前，当填充粒子在塑封料中局部区域聚集并形成不均匀分布时 ，会导致不同质或不均匀的材料组成。塑封料的不充分混合将会导致封装灌封 过程中不同质现象的发生。
表面安装塑封体吸湿性开裂问题及其对策
表面安装塑封体吸湿性开裂问题及其对策随着SMT封装技术的发展，表面安装型塑封体由于吸湿性引起的开裂问题越来越突出。
本文主要对表面安装型塑封体(如SOP、PLCC、PQFP、PBGA 等)在回流焊时吸湿开裂机理以及相应对策等进行讨论分析。
1 前言传统通孔式封装中其焊接工艺采用波峰焊。
DIP引脚插入PCB板中，再用熔融的焊料进行焊接，在焊接时，封装体受到PCB板的保护，并没有直接与熔融焊料直接接触。
但随着先进的SOP、PLCC、PQFP、BGA等表面安装封装技术的发展，由于塑封体吸湿性引起的开裂问题越来越突出。
多引脚表面安装封装体与通孔式封装体相比，引脚节距小，在安装时是直接贴装在PCB表面上，这种封装形式可以在PCB板上两面进行贴装，虽然脚数增加，却使得封装的尺寸和厚度减小。
这种封装工艺在焊接时采用高温回流焊的方式进行焊接，封装体和PCB一起受到高温加热，在此受热过程中，由于其吸收的潮气，增大了其开裂的可能性。
在装配过程中，较大尺寸以及较薄壳体表面安装型封装体，常会发生"爆米花"开裂现象。
本文主要讨论在SMT回流焊条件下，表面安装型塑封体(如SOP、PLCC、PQFP、PBGA等)由于吸湿引起的开裂问题、干燥工艺、特殊的返修工艺等，希望能为集成电路封装厂家以及装配厂家提供一些帮助。
2 引起开裂吸湿阈值极限及因素引起开裂的吸湿阈值极限是指在一定的回流条件下，引起SMT封装体开裂的必要水汽含量。
水汽通过扩散进入塑封体内，最后与周围环境达到一种平衡，此时，该塑封体放入回流炉内加热回流焊，塑封体内的水分在高温下变成气体，形成饱和水蒸气，随着蒸气量的增加，在封装体内产生蒸气压，当压力达到一定的程度，为释放压力，在应力集中薄弱处就产生裂纹，塑封体从内部开始产生裂纹，引起开裂。
[1]决定塑封体吸湿阈值极限要考虑多个因素，主要有环境的温度、湿度，塑封料的性能，DAP(Die Attach Paddle)的尺寸，以及封装体的厚度、引线框架的材料等因素。
电子产品塑封缺陷及其应对措施探讨
2023-11-09
目 录
• 电子产品塑封缺陷概述 • 塑封缺陷的成因分析 • 应对塑封缺陷的措施与建议 • 实际案例分析 • 总结与展望
01
电子产品塑封缺陷概述
塑封的定义与作用
塑封定义
塑封是指将电子产品的外包装材料采用热收缩或热熔合工艺进行密封，以保护产品免受环境因素影响 ，延长产品寿命。
应对措施
重新评估和选择合适的胶粘剂和塑封材料，同时对生产过程中的产 品进行严格的质量检查，确保不会再出现类似问题。
案例三：某厂家电源适配器塑封缺陷的解决
缺陷表现
电源适配器的塑封部分出现气孔、杂质等问题，导致电源适配器无 法正常输出电压和电流。
原因分析
由于在电源适配器生产过程中，原材料质量不稳定或者生产环境不 洁净，导致塑封部分出现缺陷。
通过试验和数据分析，确定最佳的塑封 工艺参数，如塑封料温度、压力、时间 等。
定期对设备进行维护和校准，确保设备的稳 定性和准确性。
针对不同的产品类型和规格，制定 不同的工艺流程和参数，以提高生 产效率和产品质量。
改进模具设计
根据产品要求和生产环境，选 用适当的模具材料和类型。
通过模拟分析和实际测试，优 化模具的结构设计，提高模具 的耐用性和生产效率。
塑封作用
塑封具有防潮、防尘、防震、防氧化、防静电等作用，可以保护电子产品在运输和存储过程中免受损 坏。
电子产品塑封的常见缺陷
塑封不紧
由于热收缩或热熔合工艺不当，导致塑封不 紧密，容易进水或进尘。
塑封粘连
由于塑封材料之间或塑封材料与产品之间相 互粘连，导致无法打开或损坏产品。
塑封破裂
由于塑封材料质量差或工艺不当，导致塑封 在运输或使用过程中发生破裂。
常见塑料制品开裂的原因浅析及检测方法简述
常见塑料制品开裂的原因浅析及检测方法简述引言工程塑料因为其优异的特性——高强度、耐热、耐冲击、抗老化等而被广泛应用于工业零件及各种外壳制造上。
但在制造或使用过程中，塑料制品很有可能被钉螺丝或涂胶水，这样的处理常常会诱发塑料制品的应力开裂，致使次品率很高。
而开裂是塑料制品经常出现的致命缺陷，包括制作表面丝状裂纹、微裂、顶白、开裂及因制件粘模、流道粘模而造成的创伤。
引起开裂的原因涉及模具、成型工艺、塑料材料、环境应力等方面。
开裂原因浅析及改进建议不同的开裂原因会导致不同的开裂类型，如果按照开裂的时间分类，塑料制品开裂现象通常有两种情况：（一）脱模开裂，塑料制品从模具脱出或在机器加工过程中出现开裂，这种开裂原因和后果比较容易预估；（二）应用开裂，塑料制品在放置一段时间后或使用过程中出现开裂，这种开裂往往难以预测，且产生的后果可能是毁灭性的。
以下主要从塑料材料的选择和环境应力的角度出发，结合以上两种开裂类型简单阐述开裂原因及改进建议。
1. 材料类型所致开裂的原因分析及改进建议下面通过两个案例，从选材背景及加工后出现的问题来分析材料选择对产品开裂可能造成的影响。
1.1圆孔性连接器（代表成型中空制品）一直以来，客户在生产成型小型圆孔时，选择的都是聚苯硫醚PPS GF30/GF40这种材料，器件没有出现任何开裂现象。
在开发大圆孔径系列连接器时，客户再次选用全球多家知名厂家的PPS GF30/GF40材料。
加工的结果是制品开裂非常严重，有些属于脱模开裂，有些属于应用开裂，而且不同厂家同类型含量的PPS均存在制品开裂问题。
客户和材料厂商起初怀疑是塑料冲击强度不够，但同时发现冲击强度比PPS GF30/GF40低的PA6和PC材料却反而不开裂。
在选用一些知名厂家提供的高抗冲击性PPS GF40材料后，开裂问题依然存在（图1）。
根据客户提供的信息，我们分析，很可能是由于成型塑料圆孔的模具型芯采用的是硬质合金材料。
金属材料导热和散热能力较强，而一般塑料材料散热能力较弱，金属材料和塑料挤出时不可避免会产生收缩相差较大的情况，塑料产品不同部位温度也有较大差别，对于延展性不好（断裂伸长率偏小）的塑料，无疑会发生断裂的现象。
塑封IC常见失效及对策
4．4 纠正措施及验证
在查明失效原因的基础上，通过分析、计算和必要的试验验证，提出纠正措施，经评审通过后付诸实施，跟踪验证纠正措施的有效性，并按技术状态控制要求或图样管理制度对设计或工艺文件进行更改。
5 提高塑封IC可靠性的措施
在规定时间内或整个有用寿命期内，产品在规定的条件下完成规定功能的概率，即可靠性。其取决于固有设计、制造过程、工作条件(确定产品如何被使用、维修及修理)。以下从三方面介绍提高塑封IC可靠性的措施：
3．2 电子微探针
电子微探针是利用细电子束作为X射线的激发源，打在要分析的样品表面(穿透深度一般约1-3μm)，激发产生出与被打击的微小区域内所包含元素的特征X射线谱，通过对特征X射线波长和强度的分析，来判断样品的成分和数量情况，对硅中缺陷、pn结区重金属杂质沉淀，半导体材料微区域杂质及扩散层剖面杂质等进行分析，以确定潜在的失效模式。
进一步测试电参数，必要时可划断铝条用探针测试管芯，检查电路的有源和无源元件性能是否正常。
除去铝膜再对管芯进行测试，观察性能变化，并检查二氧化硅层的厚度与存在的针孔等。
除去Si02用探针测试管芯，分析表面是否有沟道，失效是否由表面效应引起。
4．3 根本失效原因确定
塑封IC失效的原因有：设计缺陷、原材料品质不良、制程问题、运输中静电击穿或存储环境中水汽吸附、使用时的过应力等。应征对失效分析样品，确定导致失效的根本原因。工艺问题在塑封IC中占失效比例最大，问题主要集中在后工序上，如某塑封电路，由于器件塑封材料与金属框架和芯片间发生分层效应(俗称“爆米花”效应)，而拉断键合丝，从而发生开路失效。经分析，其主要原因是塑封料中的水分在高温下迅速膨胀使塑封料与其附着的其他材料间发生分离。
①导致塑封体裂纹的产生。
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集成电路封装,产品塑封体裂纹产生的原因1.高封装温度和温度梯度会导致塑封体裂纹。
The high packaging temperature and temperature gradient can cause cracks in the encapsulation.2.封装过程中的应力集中会导致塑封体裂纹的产生。
Stress concentration during packaging can lead to cracks in the encapsulation.3.材料选择不当会使塑封体易产生裂纹。
Improper material selection can make the encapsulation prone to cracking.4.温度变化频繁导致塑封体发生热应力而裂纹。
Frequent temperature changes cause thermal stress in the encapsulation leading to cracks.5.封装材料内部存在缺陷会导致塑封体产生裂纹。
Defects in the packaging material can cause cracks in the encapsulation.6.焊接过程中的应力不均匀也会导致塑封体裂纹。
Uneven stress during welding can also lead to cracks inthe encapsulation.7.温度异常变化也是塑封体裂纹产生的原因之一。
Abnormal temperature changes are also one of the reasons for the generation of cracks in the encapsulation.8.震动或冲击会导致塑封体裂纹的生成。
Vibration or impact can cause cracks in the encapsulation.9.传热不均匀也会导致塑封体裂纹。
Uneven heat transfer can also cause cracks in the encapsulation.10.封装过程中存在的气泡会使塑封体裂纹。
Bubbles present during the packaging process can cause cracks in the encapsulation.11.封装材料的老化也会增加塑封体裂纹的风险。
Aging of the packaging material can also increase therisk of cracks in the encapsulation.12.硬件设计不当导致塑封体裂纹。
Improper hardware design causes cracks in the encapsulation.13.塑封体材料的脆性会增加裂纹的产生。
The brittleness of the encapsulation material increases the generation of cracks.14.制程控制不到位也会导致塑封体裂纹。
Inadequate process control can also lead to cracks in the encapsulation.15.封装过程中的粘度异常也会导致塑封体裂纹。
Abnormal viscosity during the packaging process can also cause cracks in the encapsulation.16.高温老化导致塑封体裂纹。
High-temperature aging causes cracks in the encapsulation.17.加工过程中的机械损伤会使塑封体易产生裂纹。
Mechanical damage during processing makes the encapsulation prone to cracking.18.传热不良导致塑封体裂纹。
Poor heat transfer causes cracks in the encapsulation.19.封装材料不均匀导致塑封体裂纹。
Uneven distribution of packaging material causes cracksin the encapsulation.20.脉冲电流会导致塑封体裂纹的发生。
Pulse current can cause cracks in the encapsulation.21.弯曲变形导致塑封体裂纹。
Bending deformation causes cracks in the encapsulation.22.整体封装过程中的挤压会使塑封体裂纹。
Extrusion during the entire packaging process causes cracks in the encapsulation.23.潮湿的环境会增加塑封体裂纹的风险。
Moisture in the environment increases the risk of cracks in the encapsulation.24.封装材料的变形会导致塑封体裂纹。
Deformation of the packaging material causes cracks in the encapsulation.25.防护措施不到位会使塑封体裂纹。
Inadequate protective measures make the encapsulation prone to cracking.26.封装过程中的振动会导致塑封体裂纹。
Vibration during the packaging process causes cracks in the encapsulation.27.封装材料的疏松会导致塑封体裂纹。
Looseness of the packaging material causes cracks in the encapsulation.28.封装材料的变化会导致塑封体裂纹。
Changes in the packaging material cause cracks in the encapsulation.29.氧化作用导致塑封体裂纹的发生。
Oxidation causes cracks in the encapsulation.30.动态载荷导致塑封体裂纹。
Dynamic load causes cracks in the encapsulation.31.封装材料的导热性差会导致塑封体裂纹。
Poor thermal conductivity of the packaging material causes cracks in the encapsulation.32.封装过程中的高压力会导致塑封体裂纹的发生。
High pressure during the packaging process causes cracks in the encapsulation.33.封装材料的化学反应会导致塑封体裂纹的产生。
Chemical reactions of the packaging material can cause cracks in the encapsulation.34.电场作用导致塑封体裂纹。
Electric field causes cracks in the encapsulation.35.封装材料的光照会导致塑封体裂纹。
Light exposure of the packaging material causes cracks in the encapsulation.36.高湿度会导致塑封体裂纹的产生。
High humidity causes cracks in the encapsulation.37.封装过程中的电磁场会导致塑封体裂纹。
Electromagnetic fields during the packaging process cause cracks in the encapsulation.38.热膨胀系数不匹配导致塑封体裂纹。
Mismatched thermal expansion coefficients cause cracks in the encapsulation.39.封装材料与封装底片的不相容性导致塑封体裂纹的产生。
Incompatibility between the packaging material and the package substrate causes cracks in the encapsulation.40.静电放电会导致塑封体裂纹。
Electrostatic discharge causes cracks in the encapsulation.41.封装底片的变形导致塑封体裂纹的产生。
Deformation of the package substrate causes cracks in the encapsulation.42.封装过程中的横向力会导致塑封体裂纹。
Lateral forces during the packaging process cause cracks in the encapsulation.43.封装材料的磁场作用会导致塑封体裂纹的产生。
Magnetic field effects of the packaging material cause cracks in the encapsulation.44.硬件设计的材料选择不当导致塑封体裂纹的产生。
Improper material selection in hardware design causes cracks in the encapsulation.45.封装过程中的液态金属渗入会导致塑封体裂纹。
Liquid metal infiltration during the packaging process causes cracks in the encapsulation.46.高频振动会导致塑封体裂纹。
High-frequency vibration causes cracks in the encapsulation.47.封装材料与附加元件的不兼容性导致塑封体裂纹的发生。
Incompatibility between the packaging material and additional components causes cracks in the encapsulation.48.封装过程中的快速温度变化会导致塑封体裂纹。