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徐爱,孟强,许勇杨,刘锦松
XU Ai, MENG Qiang, Xu Yongyang, Liu Jinsong
摘要: 塑料封装是半导体集成电路的主流封装形式,非气密结构使其易发生分层失效。针对TSSOP-8型表面贴装塑封芯片出现的高温无输出、Pin2开路失效问题,采用X射线、C-SAM、切片及EDX能谱分析,明确该类器件晶粒(Die)-塑封料(EMC)界面分层引起界面应力集中导致焊球机械拉脱,最后引脚开路的链式失效机理。将分层从“潜在可靠性风险”量化为“功能失效的直接诱因”,建立分层面积与电性能失效的关联判据,揭示热膨胀系数失配、界面活化不足、氧化与吸潮是分层主导诱因。在此基础上,提出等离子清洗、氮气防氧化储存、关键工序停留时间精准管控三位一体制程优化方案。试验与批量应用表明:优化后器件经-55~155 ℃、200次温度循环后分层率由最高100%降至0%,焊球脱落与功能失效问题完全消除,器件可靠性显著提升。研究成果不依赖材料替换与结构改型,为高可靠表面贴装塑封器件的分层防控与工艺迭代提供理论依据与工程参考。