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集成电路芯片封装第十五讲

来源:亚洲彩票官网-亚洲彩票官网平台 编辑:admin 时间:2020-09-09 17:59:01
导读:封装可靠性工程 前课回顾 1、气密性封装定义与近气密性封装 气密性封装是指完全能够防止污染物的侵入和腐蚀的 封装形式;介于Full-Non:材料不同、工艺相同 2、气密性封装常用材

  封装可靠性工程 前课回顾 1、气密性封装定义与近气密性封装 气密性封装是指完全能够防止污染物的侵入和腐蚀的 封装形式;介于Full-Non:材料不同、工艺相同 2、气密性封装常用材料 陶瓷、金属、玻璃 3、金属气密性封装的分类 平台插入式、腔体插入式、扁平式和圆形金属封装 浴盆曲线 失效率—时间关系曲线 企业测试 企业通常在芯片封装完成后会进行两方面检测:质量测 试和可靠性测试—二者的区别? 二者区别: 质量测试—产品的可用性,是否符合使用要求:非破坏 性测试。 可靠性测试—产品的耐用性:寿命和寿命合理性,通常 为破坏性实验或对产品性能有影响的测试。 可靠性测试项目 不同企业间的的可靠性测试类型不完全相同,但所包 含的测试项目基本一致。 可靠性测试项目 各测试项目均有一定的针对性和具体操作方法,测试 有一定的顺序。各试验均采用随机抽样进行测试,不同的 企业采用的标准不尽相同:不同水准的标准。 电子组装失效机理 测试目的在于确定组装完成的电路具有性能优劣程度和 寿命:失效主要出现在三个方面:【元器件、PCB和互连 焊点】,从失效原因角度来看又分为机械失效、热致失效 和电化学失效,其中元器件失效以热致失效为主。 机械失效:过载与冲击失效、振动失效 热致失效:长时间高温或温度循环 热应力来源:PCB制造过程中的热冲击或热循环 组装过程中的热冲击或热循环 工作过程中的热循环 失效机理-电化学失效 ? 导电污染物引起桥连 ? 电化学腐蚀 ? 导电阳极丝生长-阴极孔洞 ? 锡(晶)须-Tin whiskers 预处理测试(Precon测试) 预处理的必要性:电子产品的成品与半成品在 到达客户之前有一段较长时间间隔,且需要经历 包装和运输等阶段的外界干扰,存在有潜在损坏 产品的因素:国际合作化和代工加工 预处理测试是指在产品出厂前模拟产品达到客户端前 可能经历的实际阶段,并将模拟后的产品用于后续可靠性 试验的样品。 预处理测试(Precon测试) 预处理测试模拟了产品由芯片制造企业到最终用户端 的全过程,只有通过了Precon测试,产品才能进入到后 续测试项目。 预处理测试流程 产品抽样 检查电气性能和内部结构 T/C测试:模拟实际运输过程 水分干燥处理:模拟实际真空包装 恒温放置吸湿 模拟焊接:电气特性和内部结构测试 越接近实际状况,测试结果越有指导意义 预处理模拟环境等级 加速试验—不改变失效机理前提下,通过强化试验条件使受试产品加速 失效,便于较短时间内获得必要信息评估产品在正常条件下的可靠性指标 。加速试验有助于产品尽早投放市场,但不能引入正常使用中不发生的 故障模式。在加速试验中要单独或者综合使用加速因子,包括更高频率 功率循环、更高的振动水平、高温高湿、更严酷的温度循环。 芯片测试常见产品问题 预处理测试中常见芯片问题:爆米花效应、分层开裂 和电路失效等:随工艺温度提升,元器件吸入的潮气在高 温作用下汽化并急剧膨胀,形成很大的压力。 爆米花现象(popcorn effect) 高温下,由于元器件吸收过多潮气产生的塑封体开裂现象 T/C测试 T/C测试即温度循环 测试,测试进行时需要 控制测试设备四个参数 :热腔温度、冷腔温度 、循环次数和芯片停留 时间。 温度循环测试 各材料界面间随环境温度变化热胀冷缩,进而引起裂 纹、脱层和电性能失效等。 脱层与开裂模型 解决方案:材料选择匹配性要好;增加缓冲材料层 T/S测试 T/S(Thermal Shock Test)测试指温度冲击试验, 用来测试封装体抗热冲击的能力。与温度循环区别在于热 量的加载速度:骤冷骤热。测试参数选择及产品性能测试 与温度循环相类似。 HTS测试 HTS(High Temperature Storage)测试指测试样 品长时间暴露于高温环境下的耐久性试验。将封装产品放 置在惰性气体保护环境下测试其电性能和其他性能。 TS测试机理 高温下,半导体材料活化性增 强,物质间扩散加剧:机械特性 差的材料易损坏。柯肯达尔空洞 :物质间扩散-Al和Au 解决办法:采用同种物质连接 电路;增加扩散阻挡层;避免产 品长时间处于高温环境。 TH测试 TH测试常称为蒸煮测试,是测试芯片封装体在高温、 潮湿环境下的耐久性试验。测试在等压、恒温、恒湿锅体 中进行,实验结束后测定封装体电路通断特性。 塑封EMC(Epoxy Molding Compound)材 料吸湿性强,内部电路在潮 湿环境下很容易漏电和短路 。可通过改善材料成分控制 吸湿性。

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