PCT高壓加速老化測(cè)試的失效現(xiàn)象

一、       腐蝕失效與IC

腐蝕失效(水汽、偏壓、雜質(zhì)離子)會(huì)造成IC的鋁線發(fā)生電化學(xué)腐蝕,而導(dǎo)致鋁線開(kāi)路以及遷移生長(zhǎng)。

二、       塑封半導(dǎo)體因濕氣腐蝕而引起的失效現(xiàn)象

由于鋁和鋁合金價(jià)格便宜,加工工藝簡(jiǎn)單,因此通常被使用為集成電路的金屬線。從進(jìn)行集成電路塑封制程開(kāi)始,水氣便會(huì)通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂滲入引起鋁金屬導(dǎo)線產(chǎn)生腐蝕進(jìn)而產(chǎn)生開(kāi)路現(xiàn)象,成為質(zhì)量管理最為頭痛的問(wèn)題。雖然通過(guò)各種改善包括采用不同環(huán)氧樹(shù)脂材料、改進(jìn)塑封技術(shù)和提高非活性塑封膜為提高質(zhì)量進(jìn)行了各種努力,但是隨著日新月異的半導(dǎo)體電子器件小型化發(fā)展,塑封鋁金屬導(dǎo)線腐蝕問(wèn)題至今仍然是電子行業(yè)非常重要的技術(shù)課題。

三、       θ10℃法則

討論產(chǎn)品壽命時(shí),一般采用[θ10℃法則]的表達(dá)方式,簡(jiǎn)單的說(shuō)明可以表達(dá)為[10℃規(guī)則],當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升10℃時(shí)產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半;當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升20℃時(shí),產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一。這種規(guī)則可以說(shuō)明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命(失效)的,相反的產(chǎn)品的可靠度試驗(yàn)時(shí),也可以利用升高環(huán)境溫度來(lái)加速失效現(xiàn)象發(fā)生,進(jìn)行各種加速壽命老化試驗(yàn)。

四、       濕氣所引起的故障原因

水汽滲入、聚合物材料解聚、聚合物結(jié)合能力下降、腐蝕、空洞、線焊點(diǎn)脫開(kāi)、引線間漏電、芯片與芯片粘片層脫開(kāi)、焊盤腐蝕、金屬化或引線間短路水汽對(duì)電子封裝可靠性的影響:腐蝕失效分層和開(kāi)裂、改變塑封材料的性質(zhì)。

五、       鋁線中產(chǎn)生腐蝕過(guò)程

①水氣滲透入塑封殼內(nèi)→濕氣滲透到樹(shù)脂和導(dǎo)線間隙之中；

②水氣滲透到芯片表面引起鋁化學(xué)反應(yīng)。

加速鋁腐蝕的因素:

①樹(shù)脂材料與芯片框架接口之間連接不夠好(由于各種材料之間存在膨脹率的差異)；

②封裝時(shí),封裝材料摻有雜質(zhì)或者雜質(zhì)離子的污染(由于雜質(zhì)離子的出現(xiàn))；

③非活性塑封膜中所使用的高濃度磷；

④非活性塑封膜中存在的缺陷。

六、       爆米花效應(yīng)(Popcorn Effect)

原指以塑料外體所封裝的IC,因其芯片安裝所用的銀膏會(huì)吸水,一旦末加防范而進(jìn)行封牢塑體后,在下游組裝焊接遭遇高溫時(shí),其水分將因汽化壓力而造成封體的爆裂,同時(shí)還會(huì)發(fā)出有如爆米花般的聲響,故而得名,當(dāng)吸收水汽含量高于0.17%時(shí),[爆米花]現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。近來(lái)十分盛行P-BGA的封裝組件,不但其中銀膠會(huì)吸水,且連載板之基材也會(huì)吸水,管理不良時(shí)也常出現(xiàn)爆米花現(xiàn)象。