引起電子封裝加速失效的因素有哪些？
作者：
salmon范
編輯：
瑞凱儀器
來源：
www.mm23488.com
發(fā)布日期： 2021.01.09
環(huán)境和材料的載荷和應(yīng)力，如濕氣、溫度和污染物，會加速塑封器件的失效。塑封工藝正在封裝失效中起到了關(guān)鍵作用，如濕氣擴(kuò)散系數(shù)、飽和濕氣含量、離子擴(kuò)散速率、熱膨脹系數(shù)和塑封材料的吸濕膨脹系數(shù)等特性會極大地影響失效速率。導(dǎo)致失效加速的因素主要有潮氣、溫度、污染物和溶劑性環(huán)境、殘余應(yīng)力、自然環(huán)境應(yīng)力、制造和組裝載荷以及綜合載荷應(yīng)力條件。
1、 潮氣
潮氣能加速塑封微電子器件的分層、裂縫和腐蝕失效。在塑封器件中， 潮氣是一個重要的失效加速因子。與潮氣導(dǎo)致失效加速有關(guān)的機(jī)理包括粘結(jié)面退化、吸濕膨脹應(yīng)力、水汽壓力、離子遷移以及塑封料特性改變等等。潮氣能夠改變塑封料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg、彈性模量和體積電阻率等特性。
2、溫度
溫度是另一個關(guān)鍵的失效加速因子，通常利用與模塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、各種材料的熱膨脹洗漱以及由此引起的熱-機(jī)械應(yīng)力相關(guān)的溫度等級來評估溫度對封裝失效的影響。溫度對封裝失效的另一個影響因素表現(xiàn)在會改變與溫度相關(guān)的封裝材料屬性、濕氣擴(kuò)散系數(shù)和金屬間擴(kuò)散等失效。
3、污染物和溶劑性環(huán)境
污染物為失效的萌生和擴(kuò)展提供了場所，污染源主要有大氣污染物、濕氣、助焊劑殘留、塑封料中的不潔凈例子、熱退化產(chǎn)生的腐蝕性元素以及芯片黏結(jié)劑中排出的副產(chǎn)物（通常為環(huán)氧）。塑料封裝體一般不會被腐蝕，但是濕氣和污染物會在塑封料中擴(kuò)散并達(dá)到金屬部位，引起塑封器件內(nèi)金屬部分的腐蝕。
4、殘余應(yīng)力
芯片粘結(jié)會產(chǎn)生單于應(yīng)力。應(yīng)力水平的大小，主要取決于芯片粘接層的特性。由于模塑料的收縮大于其他封裝材料， 因此模塑成型時產(chǎn)生的應(yīng)力是相當(dāng)大的?？梢圆捎脩?yīng)力測試芯片來測定組裝應(yīng)力。
5、自然環(huán)境應(yīng)力
在自然環(huán)境下，塑封料可能會發(fā)生降解。降解的特點是聚合鍵的斷裂，常常是固體聚合物轉(zhuǎn)變成包含單體、二聚體和其他低分子量種類的黏性液體。升高的溫度和密閉的環(huán)境常常會加速降解。陽光中的紫外線和大氣臭氧層是降解的強(qiáng)有力催化劑，可通過切斷環(huán)氧樹脂的分子鏈導(dǎo)致降解。將塑封器件與易誘發(fā)降解的環(huán)境隔離、采用具有抗降解能力的聚合物都是防止降解的方法。需要在濕熱環(huán)境下工作的產(chǎn)品要求采用抗降解聚合物。
6、制造和組裝載荷
制造和組裝條件都有可能導(dǎo)致封裝失效，包括高溫、低溫、溫度變化、操作載荷以及因塑封料流動而在鍵合引線和芯片底座上施加的載荷。進(jìn)行塑封器件組裝時出現(xiàn)的爆米花現(xiàn)象就是一個典型的例子。
7、綜合載荷應(yīng)力條件
在制造、組裝或者操作的過程中，諸如溫度和濕氣等失效加速因子常常是同時存在的。綜合載荷和應(yīng)力條件常常會進(jìn)一步加速失效。這一特點常被應(yīng)用于以缺陷部件篩選和易失效封裝器件鑒別為目的的加速試驗設(shè)計。
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