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塑料封裝失效機(jī)理

 

封裝分層并長期暴露于潮濕環(huán)境

 

      器件受熱，封裝內(nèi)水汽膨脹；

 

      機(jī)械應(yīng)力引起芯片形變和壓焊點脫落；

 

      漏電流變化或開路。

 

 

例：爆米花效應(yīng)引起塑封器件內(nèi)引線開路

 

 

例：包封料－鍵合點分層引起塑封器件內(nèi)引線開路

 

糾正措施

 

      裝配前塑封器件不能長時暴露于潮濕空氣；

 

      塑封器件長時暴露于潮濕空氣，裝配前要烘干；

 

      控制封裝工藝，避免塑封器件分層；

 

      控制電路板焊接工藝，防止塑封器件長時間過熱。

 

引線鍵合失效的機(jī)理

 

      半導(dǎo)體器件的鋁電極與管腳用內(nèi)引線連接，內(nèi)引線可分為金線和鋁線兩種。金－鋁鍵合失效主要表現(xiàn)是：金內(nèi)引線與芯片上的鋁層壓焊點發(fā)生固相反應(yīng)，形成稱為紫斑的AuAl2化合物層，導(dǎo)致接觸不良或引線脫落。

 

      由于金—鋁原子互擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)不同，在金－鋁界面還會形成科肯德爾（Kirkendal）空洞，會引起壓焊點開路。

 

      引線鍵合失效的其它原因是鍵合工藝不良。

 

引線鍵合失效的外部原因和分析方法

 

      失效外因：高溫試驗、振動試驗、過電應(yīng)力、受潮、工藝不良。

 

      失效內(nèi)因：壓焊點金－鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散。

 

      失效分析方法：X射線透視、掃描聲學(xué)顯微鏡、打開封裝、顯微觀察、X射線能譜分析。

 

      質(zhì)檢方法：引線拉力測試。

 

 

引線鍵合失效

 

 

過電燒毀內(nèi)引線

 

糾正措施：

 

      金－鋁鍵合的器件應(yīng)避免在過高溫度下使用和試驗。為避免金－鋁鍵合失效，可改用鋁硅－鋁鍵合和無線鍵合。

 

水汽離子沾污的失效分析方法

 

芯片表面水汽和離子沾污

 

      芯片表面水汽和離子沾污的失效分析方法：烘烤或開封清洗。

 

      試驗結(jié)果分析：反向特性可完全恢復(fù)為離子沾污和受潮反向特性不可完全恢復(fù)為過電或靜電。

 

介質(zhì)層內(nèi)部離子沾污

 

      高溫儲存、高溫反偏

 

 

介質(zhì)失效

 

EOS損傷的種類和機(jī)理

 

      過流(引起過熱）

 

      內(nèi)引線熔斷

 

      金屬化互連線熔斷

 

      Pn結(jié)漏電

 

      Pn結(jié)穿釘

 

      金屬熱電遷移過壓

 

      氧化層針孔

 

      熱電子注入

 

 

FPGA電源內(nèi)引線燒斷

 

 

微處理器電源金屬互連線燒斷

 

 

三端穩(wěn)壓器過電燒毀，金屬熱電遷移

 

 

硅整流器RB-156過電燒毀

 

 

Al-Si互溶