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热膨胀系数不匹配导致的塑封器材失效
发布时间:2022-05-17 16:16:22 来源:环球体育app官方入口

  在卫星、军事等一些高牢靠性场合的运用[1]。尽管自20世纪70年代以来,封装资料、芯片钝化和出产工艺得到了极大的改善,的牢靠性也随之进步,但仍存在许多牢靠性问题。这些牢靠性问题大致能够分为:塑封资料固有的密封问题导致的腐蚀失效、爆米花失效等;出产工艺问题导致的芯片粘接缺点、封装缺点以及钝化层缺点等[2];因为塑封资料与芯片之问的

  一般由元器材出产厂商供给的塑封器材对温度的要求不高,能满意如下3种温度规模的要求即可:0℃-70℃(商业温度)、-40℃~+85℃(工业温度)、-40℃~+125℃(轿车温度)。很多的失效事例标明[3],在以上3种温度规模内,器材失效的份额很高。对失效器材的剖析标明,外界的温度冲击或低温环境形成的塑封资料对芯片的应力是首要机理。

  在从室温到极点冰冷环境的温度循环进程中,模压复合物与基片或引线框之间的热膨胀系数(CTE)差异会形成分层和开裂。在极点低温下,因为与储存温度和包封温度之间的差很大,或许会导致模压复合物与基片或引线框之间分层和开裂。而且,跟着极点低温的下降,开裂的或许性还会随之增加(封装通过-55℃~+125℃的热循环时,引线框尖利边际处就会呈现开

  裂和分层)。别的,潮气会使低温下基片与封装资料界面上的分层加快。这种加快是由封装内凝聚水汽的冻住所引起。

  因为塑封料和硅的线性热膨胀系数相差一个数量级(塑封料≈25×10-6℃-1,硅≈2.3×10-6℃-1,当温度改变时,它们的尺度改变相差会较大。例如,对角线cm的芯片,温度每改变1℃,芯片对角线μm。而相同长度的塑封料每改变1℃,其长度将改变25×10-2μm;温度改变100℃,其长度将改变25μm。假如塑封料与芯片外表是别离的,塑封料将会在芯片外表移动,它的最大位移量将会大于11.35μm。但是在一般情况下,塑封料是黏附在芯片外表的,它不或许在芯片外表移动(但存在这种趋势)。所以,在芯片和塑封料界面就会存在剪切应力。这个力或许会使芯片上附着力弱的金属化层发生滑移(温度升高,向芯片边际滑移;温度下降,向芯片中

  别的,在电路封装中,塑封料的固化温度一般都高于150℃。当器材在0℃~70℃规模时,塑封料对芯片外表有一个压应力。温度越低,压应力越大。还有,在电路封装运用的塑封料中都增加有必定量的石英砂(以减小塑封料的热膨胀系数)。假如运用的石英砂没有通过倒角处理,塑封料的压应力会使接触到芯片外表的石英砂的尖角刺破钝化层和金属化层,形成开路或短路,或形成IC的参数改变。一般要求石英颗粒少于2μm或外表涂2μm厚的聚酰亚胺可缓冲这种失效。

  但是即便芯片外表有聚酰亚胺膜的维护,能够减缓必定的热膨胀应力冲击,但因为塑封料和硅的线性热膨胀系数相差非常大,在器材经受热变应力(再流焊、高低温冲击)时,塑封资料与芯片之间的热不匹配所发生的应力仍然是一个不行忽视的要素,尽管失效的几率很小。

  失效的样品为QFP封装的VLSI,经历过屡次高低温循环后在低温作业时呈现毛病。剖析进程分为开封前查看和开封后调查两个阶段。