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1集成电路封装可靠性2可靠性常用术语3集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目4国际标准概述5国际标准概述6国际标准概述7国际标准概述8国际标准概述9产品防湿等级定义•防湿等级非密封包装状态下存放期标准吸湿考核条件•LEVEL1在小于30C/85%相对湿度无期限85C/85%168小时•LEVEL2在30C/60%条件下1年85C/60%168小时•LEVEL3在小于30C/60%条件下1周30C/60%192小时•加速=60C/60%40小时••SAMPLE：50•10塑料封装是非气密封装•塑料封装属于非气密封装,塑料封装采用的塑封料和导电胶是有一定吸水率的材料,其吸水率通常在千分之几到千分之十几左右,产品吸收一定程度的湿气之后,在波峰焊或者红外回流焊时,湿气在高温下迅速膨胀,从而产生产品内部的界面分层，导致连接线开路、芯片损伤等缺点，严重的造成胶体鼓胀或裂开,即我们常说的”爆米花”效应.•一般来讲如回风炉温度由240°C变成260°C,则其蒸气压变成原来的2.12倍.•”爆米花”效应不是QFP产品的特有的，SOP、SSOP、TSSOP等产品也因为吸湿经常产生11如产品已经吸湿使用前如何处理•对产品进行烘烤，烘烤条件一般为:•a.)低温器件容器在40℃+5℃/-0℃,5%RH下烘烤192小时•如装在塑料管里的SOP产品•b.)对编带产品在65℃~80℃下烘烤48~72小时•c.)高温器件容器在115℃~125℃下烘烤8小时,•如装在托盘里的QFP产品12产品防湿等级对应的不同包装要求•LEVEL1产品在小于30C/85%相对湿度下存放时,包装无特殊要求;•LEVEL2产品在30C/60%条件下1年内存放时,包装无特殊要求•但是很多情况下,特别是产品在南方存放时,湿度比较高,•产品要达到1年的存放期,包装要作适当的防湿措施;•LEVEL3在小于30C/60%条件下,包装无防湿措施仅能保存1周,•所以产品如要长时间保存,应该采取密封包装;13LEVEL3产品防湿标签例子•注意:袋内含湿敏器件•1.器件在密封袋内的寿命为：温度＜40℃，湿度＜90%下的寿命是12个月•2.密封袋开封后，需要进行红外回流、气相回流、波峰焊或等效处理的器件必须按照下列条件进行：•a.)工厂条件为温度≤30℃，湿度≤60%时，168小时（若此处空白，参见相邻的条码标签）内安装•b.)在湿度＜20%的环境下储存•3.若器件符合下列条件，要求安装前烘烤.•a.)温度为23加减5度时，湿度指示卡的读数＞10%.•b.)不符合2a或2b.•4.若要求烘烤，器件烘烤时间为:•a.)低温器件容器在40℃+5℃/-0℃,5%RH下烘烤192小时•b.)高温器件容器在115℃加减5℃下烘烤8小时•口袋密封日期：•(若此处空白，参见相邻的条码标签)14产品防湿等级试验流程*****芯片来源更换时可以也按照流程做可靠的实验,正常后再开始批量生产15湿气敏感等级和那些因素有关•1.和封装形式有关,湿气敏感度按照封装形式由强到弱的大致顺序为•BGA\TQFP\LQFP\QFP\TSSOP\SSOP\SOP\SOT\TO\SDIP\DIP•2.和塑封材料吸水率、粘结力、耐高温性能有关•3.和导电胶的挥发物、吸水率、粘结力、耐高温性能有关••4.和产品的芯片大小、封装的引线框架基岛大小、封装体内塑封料本身•结合面积占塑封体面积、胶体结合面长度与厚度比有关•5.和框架材质表面镀层质量如粗糙度、表面杂质等有关（200度2小时变色试验）•6.与产品的设计结构和各站封装工艺有关•*所有表贴封装的产品芯片与基岛面积比最小为30%.•若低于30%需进行工程风险评估(做MSL考核),•除非该封装可靠性的项目已经覆盖该框架的该情况16•框架的半腐蚀结构形成塑封料把管脚嵌住，保证了产品的机械和应力可靠性，除了半腐蚀结构，还有开孔、开槽等类似作用的结构可以考虑利用。封装结构和可靠性17框架设计和可靠性•抗拖拉设计—开孔和拐角18•抗分层设计—开槽框架设计和可靠性19•抗分层设计—背面嵌套结构框架设计和可靠性20•抗分层设计—背面凹坑结构框架设计和可靠性21框架设计和可靠性•抗分层设计—综合抗分层设计22框架设计和可靠性•抗分层设计—基岛局部镀银•框架粗化加棕色氧化•注意局部镀银框架在球焊时间过长温度过高时也容易产生产品的分层，对多排矩阵框架要注意这一点•D/B后EPOXYCURE烘箱类型对基岛全镀银框架和局部镀银框架的可靠性有影响23塑封料对产品可靠性的影响塑封料对产品可靠性的影响是非常大的24塑封料对产品可靠性的影响成分重量%功能树脂5-20提供交联反应硬化剂3-10提供交联反应填充料70-90改善物理特性，降低成本催化剂2加快反应速度耦合剂1联结树脂和填充料阻燃剂3满足UL-94要求着色剂1颜色润滑剂1有助脱模应力释放剂3降低内部应力流性提高剂3提高流性，降低粘度粘附提高剂1提高对L/F，ST粘附性离子获取剂1提高可靠性塑封料的成分251SPIRALFLOW（CM）2GELTIME（AT175度）3VISCOSITYPa.s4THERMALEXPANSION1*10E-5/度5THERMALEXPANSION2*10E-5/度6TG7THERMALCONDUCTIVITYcal/cm*sec*度8FLEXURALSTRENGTHAT25度kgf/mm*mm9FLEXURALMODULUSAT25度kgf/mm*mm10FLEXURALSTRENGTHAT240度kgf/mm*mm11SPECIFICGRAVITY12VOLUMERESISTVITYAT150度OM-cm13ULFLAMECLASS14WATERABOSORPTION(BOLLING24HOURS)15EXTRACTEDNA+(PPM)16EXTRACTEDCL-(PPM)17FILLERDIAMETER(um)18PH19SHOREDHARDNESS20SHRINKAGE塑封料对产品可靠性的影响26塑封料对产品可靠性的影响高粘结力低吸水率高抗弯强度PH值5.2~7.5低卤素低应力高稳定性我们需要什么样的塑封料1.对薄形而且面积大的产品要充分考虑料饼的吸湿性带来的失效风险，以及料饼收缩带来的产品翘曲。2.对芯片在塑封体内占的面积很大的时候，必须考虑到冲切等时候受的力很多直接加到芯片上，塑封料的抗弯强度、模量要被考虑。3.对散热要求高的产品更应充分考虑塑封料的散热系数、玻璃化温度与对低应力的要求的均衡，事实上塑封料的高散热系数与低应力有时侯是一对矛盾，必要时可以采用添加了高散热材料的塑封料。4.数字通信的（高频率的）、功率的、电源调整的、CMOS（栅的厚度与α1的要求有直接的关系）、存储器类的等特殊要求要被充分考虑。5.大量生产前做好小批量试验和确认工作。27塑封料对产品可靠性的影响G700G770CEL9220CEL9240G631G760LLGE100KE-G1250KE-G1280G600CEL7470GE1030G630CEL1702SL7300KL6500KL6800KL7000MP8000CH4KL4500MP8000ANSL7200SP-G260EMG-350KL1000主流塑封料及用途28装片胶对产品可靠性的影响装片胶对产品可靠性的影响也是非常大的29装片胶对产品可靠性的影响30装片电胶对产品可靠性的影响BGA常用2025D和NC7720M--不导胶2100A--导电胶82908200TS502EN490084-1S210DAD90DAD8784-384-3J8006NSQMI538NB31覆晶胶(白色硅胶)的成份和作用•在产品压焊后塑封前对产品芯片表面点胶,来避免芯片电性能受塑封料应力的影响,从而达到封装良率高而稳定的作用.但是芯片表面点胶也会影响产品散热，对TO220来说这个工艺会造成产品使用时爆管增加。•可靠性方面是否会有影响需进一步评估。化学物质名称含量%聚二甲基硅氧烷94%二氧化硅4%钛白粉1%含氢硅油1%导电胶对产品可靠性的影响32导电胶对产品可靠性的影响33如何从工艺角度做到产品零分层磨片站工艺控制要点：1.磨片应力控制防止芯片内部受损和背面粗糙防止芯片在D/B时芯片破裂甚至分层2.芯片表面沾污芯片表面胶粘层的粘污会带来一些问题如影响打线等34如何从工艺角度做到产品零分层划片站工艺控制要点：1.芯片要防止压区腐蚀和粘污和避免静电要控制切割水温度、加高分子处理液、去离子水加CO2后的兆数控制等切割速度和时间的控制、刀片类型与切割工艺的匹配等2.芯片表面沾污芯片表面压区粘污会很大程度的影响打线35如何从工艺角度做到产品零分层D/B站工艺控制要点：1.银浆的寿命2.使用前的搅拌3.银浆厚度控制4.芯片倾斜控制5.芯片背面顶针印控制6.芯片蓝膜防刺破7.芯片防压伤（对65nm及以下的更要注意）8.芯片防静电9.银扩散的控制10.空洞控制11.在线时间控制D/B站工艺控制要点：（烘箱）1.烘烤温度曲线2.烘烤时挥发物的挥发（QFN密度高，挥发物更多，烘箱要易于挥发物的挥发）3.烘箱氮气流量4.烘箱类型5.烘箱抽风风速6.烘箱温度均匀性7.产品放置的数量8.料盒和花篮设计是否利于挥发物的挥发9.料盒与风的方向10.内部风的循环路线11.定期的清洁，包括对后部抽风管的清洁36如何从工艺角度做到产品零分层W/B站工艺控制要点：1.球焊温度的控制，包括预热区、工作区和冷却区2.在轨道上异常停留时间的控制3.球焊参数优化防止弹坑、CRACK4.铜线产品气体的流量和氢气的含量控制5.第二点针印控制6.劈刀寿命控制7.球厚、球直径、铝挤出球直径、铝残留、IMC、推力、拉力8.球焊机器类型的选择9.不同编号球焊机器参数的误差补偿10.线夹的维护保养11.压缩气气压的稳定性12.劈刀的选择13.打火参数的控制14.焊线的选择，包括供应商的选择15.在线时间控制16.空气中硫含量控制37如何从工艺角度做到产品零分层MOLDING站工艺控制要点：1.模温、注射压强、注射速度、合模压力、保压时间2.清模润模3.塑封胶体偏位、错位4.料饼回温5.料饼有效期6.塑封内部空洞控制7.对BGAPEELINGTEST\PLASMA后时间控制8.产品塑封前的时间控制9.后固化温度和时间10.烘箱温度均匀度11.QFN\BGA产品压块方式和重量及垫纸方式38如何从工艺角度做到产品零分层时间控制：39如何从工艺角度做到产品零分层时间控制：40如何从工艺角度做到产品零分层时间控制：41如何从工艺角度做到产品零分层T/P站工艺控制要点：1.去胶方式的选择2.避免选择酸性软化液3.露基岛的产品不可以电解4.高压水的压力和链速的控制（要避免个别产品共振）5.各站液体喷嘴的位置和防堵6.软化的温度和时间7.前处理的工艺8.后处理工艺9.各槽药液的分析、添加、更换控制10.易焊性11.是否电解12.磨胶工艺----------现在一般不在用了42如何从工艺角度做到产品零分层T/F站工艺控制要点：1.刀片离胶体的距离2.刀片的形状3.模具的清理4.胶体受力控制5.塑封错位的影响控制6.一些产品冲切前的去湿烘烤控制43封装工艺控制要关注的要点小结：•磨片进刀速度、转速、磨片厚度、去离子水电导率、粗糙度、应力残留控制•划片进刀速度、转速、切割深度、防静电措施、裂缝和崩角控制•装片压力、顶针、吸嘴、银浆头的选用、压伤控制、背面顶针印控制•装片烘烤曲线、烘箱类型选择、挥发物沾污及框架氧化控制•球焊第一点参数、焊针的选用、预热及球焊温度、弧度、球焊深度IMC弹坑CRACK控制、针印痕迹控制•BGA塑封前等离子清洗效果和水珠角度测量控制•塑封模具的设计如顶杆位置、脱模角度、侧面粗糙度、是否开齿及塑封温度、压强、速度、胶体错位、胶体偏心、注胶口厚度、分层和开裂控制•后固化温度、时间、翘曲和铰链反应程度的控制•冲塑刀片与胶体的距离、刀片形状如倒角控制、产品受力和分层控制•电镀去飞边工艺、电镀电流、前处理、后处理、镀液成份、易焊性控制、机械化学电受力