隨著塑封器件高可靠性應用日益廣泛，塑封產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)需求不斷增加，分析了塑封器件可能存在的熱機械缺陷、腐蝕、爆米花效應、以及生產(chǎn)工藝中可能引入的封裝、芯片粘接、純化層程等缺陷，從設計和工藝角度給出控制措施。介紹了國內(nèi)外高可靠性塑封器件篩選、鑒定檢驗的典型流程及質(zhì)量控制措施，用于在生產(chǎn)階段剔除潛在缺陷的不合格品，保證產(chǎn)品具有高可靠性。

高可靠性塑封器件質(zhì)控措施

例如特殊處理的銅框架，低水汽含量、高粘接力環(huán)氧樹脂塑封料，低水汽含量、高剪切強度銀漿，具有一定硬度和延展性的高純金絲，盡可能弱化影響粘接強度的因素。上芯后進行特殊前固化(無氧化)，防止框架氧化，清除銀漿中吸附的水汽。壓焊后對引線框架進行等離子干法清潔處理，保證框架沒有氧化和外來物沾污，適當提高塑封壓力和保溫時間。封裝樣品在高溫貯存、強加速穩(wěn)態(tài)濕熱、再流焊試驗后，經(jīng)超聲檢測，未發(fā)生分層，按GJBS97A-96標準B級產(chǎn)品要求進行例行試驗和長壽命試驗后，仍未發(fā)生分層。該試驗結(jié)果表明，通過失效機理分析，選擇合適的封裝材料，改進工藝技術，可以有效地在設計、工藝加工階段，控制缺陷數(shù)量，大大降低塑封器件早期失效及使用期失效的可能性。

此外，需要--套行之有效的規(guī)范，在生產(chǎn)階段通過篩選、鑒定檢驗的方式，剔除有缺陷的不合格品，降低質(zhì)量風險，使產(chǎn)品滿足高可靠性應用的要求。

為了降低塑封器件在高可靠性領域應用的風險,篩選、鑒定檢驗程序-般重點考慮以下方面的試驗:耐潮濕性、環(huán)境適應性及工作特性、高溫老化壽命,推薦使用設備：恒溫恒濕試驗箱、快速溫變試驗箱、高溫老化試驗箱、高低溫濕熱交變試驗箱等設備，可根據(jù)具體的試驗指標選擇對應溫濕度可靠性試驗箱。

高可靠性塑封器件篩選

篩選分為非應力篩選和應力篩選。非應力篩選用于剔除設計、工藝上的明顯缺陷，以及部分早期失效的產(chǎn)品，主要有外部目檢、X射線、超聲掃描。電測試等。應力篩選必須對器件施加足夠負載，加速有缺陷器件失效，剔除潛在缺陷的器件。溫度循環(huán)、高溫老煉等均屬于應力篩選。篩選項不能引入新的失效機理，應科學設計和安排。圖1是SSB-1-C給出的塑封器件典型篩選流程圖。主要包括外部目檢、溫度循環(huán)、X射線、超聲掃描、高溫老煉等項目，PDA要求小于5%。

針對國內(nèi)塑封軍用器件的生產(chǎn)，GJB7400-2011給出了篩選要求，具體試驗方法和條件引用GJB548B-2005《微電子器件試驗方法和程序》，篩選試驗流程見圖2。與國外篩選流程比較，該標準流程由于主要針對器件制造廠能力評估而制定，因此更嚴格。

其中，溫度循環(huán)用于測定器件承受極端高。低溫的能力，試驗條件可參照GJB548B-2005方法1010.1嚴格控制。高溫老煉試驗的目的是為了剔除具有固有缺陷或工藝控制不當引人的缺陷，可能造成與時間和應力有關的早期失效的器件。老煉溫度范圍應該根據(jù)實際使用環(huán)境選擇，如宇航用器件老煉。溫度須達到125℃。

為了盡可能減少搬運次數(shù)，篩選一般只要求做頂視面X射線檢查。發(fā)現(xiàn)以下情況被視為不合格:

(1)空洞:接觸區(qū)空洞超過整個接觸面積的1/2;單個空洞橫貫芯片的整個長度或?qū)挾确秶?，并超過整個預定接觸面積的10%;(2)半導體芯片的裂紋、破裂或碎片:(3)半導體芯片底部過分的凹入;(4)有缺陷的密封:(5)不合適的間隙。圖3是對某軍用塑封QFP100產(chǎn)品進行X射線檢查時，剔除的典型不合格品圖像。超聲檢測是檢測塑封器件分層情況的最有效手段。塑封器件篩選中的超聲檢測，主要用于找出器件的芯片表面及引出端焊線鍵合區(qū)的嚴重缺陷，通常也只要求做頂部檢查。接收判據(jù)包括:(1)裂紋:塑料封裝內(nèi)與鍵合引線交叉的裂縫;從任一引線指至任一內(nèi)部特征物(引腳、芯片。芯片粘接側(cè)翼)的內(nèi)部裂紋，其長度超過相應間距的1/2;任何延伸至封裝表面的裂紋;(2)空洞:跨越鍵合絲的模塑料的任何空洞;芯片區(qū)內(nèi)有任何模塑料內(nèi)部的空洞，其他區(qū)域大于0.25mm;(3)分層:芯片與模塑料間任何可測量的分層;引出端引線鍵合區(qū)的任何分層，大于引腳內(nèi)部長度2/3的分層。