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可靠性系统培训教材一

发布时间:2019-07-15 15:04 来源:未知 编辑:admin

  可靠性系统培训教材一-_商业计划_计划/解决方案_实用文档。集成电路封装可靠性 1 可靠性常用术语 2 集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目 3 国际标准概述 4 国际标准概述 5 国际标准概述 6 国际标准概述 7

  集成电路封装可靠性 1 可靠性常用术语 2 集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目 3 国际标准概述 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 产品防湿等级定义 ? 防湿等级 ? LEVEL 1 ? LEVEL 2 ? LEVEL 3 ? ? ? ? 非密封包装状态下存放期 标准吸湿考核条件 在小于30C/85%相对湿度无期限 85C/85% 168小时 在30C/60%条件下1年 85C/60% 168小时 在小于30C/60%条件下1周 30C/60% 192小时 加速=60C/60% 40小时 SAMPLE:50 9 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 10 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 11 产品防湿等级对应的不同包装要求 ? LEVEL 1 ? LEVEL 2 ? ? ? LEVEL 3 ? 产品在小于30C/85%相对湿度下存放时,包装无特殊要求; 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; 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; 12 LEVEL3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) 13 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 14 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 15 封装结构和可靠性 ? 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。 16 框架设计和可靠性 ? 抗拖拉设计—开孔和拐角 17 框架设计和可靠性 ? 抗分层设计—开槽 18 框架设计和可靠性 ? 抗分层设计—背面嵌套结构 19 框架设计和可靠性 ? 抗分层设计—背面凹坑结构 20 框架设计和可靠性 ? 抗分层设计—综合抗分层设计 21 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EPOXY CURE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 22 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 23 塑封料对产品可靠性的影响 塑封料的成分 成分 树脂 硬化剂 填充料 催化剂 耦合剂 阻燃剂 着色剂 润滑剂 应力释放剂 流性提高剂 粘附提高剂 离子获取剂 重量 % 5-20 3-10 70-90 2 1 3 1 1 3 3 1 1 功能 提供交联反应 提供交联反应 改善物理特性,降低成本 加快反应速度 联结树脂和填充料 满足 UL-94 要求 颜色 有助脱模 降低内部应力 提高流性,降低粘度 提高对 L/F,ST 粘附性 提高可靠性 24 塑封料对产品可靠性的影响 1 SPIRAL FLOW (CM) 2 GEL TIME (AT 175度) 3 VISCOSITY Pa.s 4 THERMAL EXPANSION 1 *10E-5/度 5 THERMAL EXPANSION 2 *10E-5/度 6 TG 7 THERMAL CONDUCTIVITY cal/cm*sec*度 8 FLEXURAL STRENGTH AT 25度 kgf/mm*mm 9 FLEXURAL MODULUS AT 25度 kgf/mm*mm 10 FLEXURAL STRENGTH AT 240度 kgf/mm*mm 11SPECIFIC GRAVITY 12 VOLUME RESISTVITY AT 150度 OM-cm 13 UL FLAME CLASS 14 WATER ABOSORPTION (BOLLING 24 HOURS) 15 EXTRACTED NA+(PPM) 16 EXTRACTED CL-(PPM) 17 FILLER DIAMETER (um) 18 PH 19 SHORE D HARDNESS 20 SHRINKAGE 25 塑封料对产品可靠性的影响 我们需要什么样的塑封料 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 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。 26 塑封料对产品可靠性的影响 主流塑封料及用途 G700 G770 CEL9220 CEL9240 G631G760L LGE100 KE-G1250 KE-G1280 G600 CEL7470 GE1030 G630 CEL1702 SL7300 KL6500 KL6800 KL7000 MP8000CH4 KL4500 MP8000AN SL7200 SP-G260 EMG-350 KL1000 27 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 28 装片胶对产品可靠性的影响 29 装片电胶对产品可靠性的影响 8290 8200T S502 EN4900 84-1 S210 DAD90 DAD87 84-3 84-3J 8006NS QMI538NB BGA 常用2025D 和NC7720M--不导胶 2100A--导电胶 30 导电胶对产品可靠性的影响 覆晶胶(白色硅胶)的成份和作用 化学物质名称 含量% 聚二甲基硅氧烷 二氧化硅 钛白粉 含氢硅油 94% 4% 1% 1% ? ? 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。 31 导电胶对产品可靠性的影响 32 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 甚至分层 2. 芯片表面沾污 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 芯片表面胶粘层的粘污会带来一些问题 如影响打线 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 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. 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. 定期的清洁,包括对后部抽风管 的清洁 35 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、CRACK 4. 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. 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 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BGA PEELING TEST \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 37 如何从工艺角度做到产品零分层 时间控制: 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 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 41 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 42 如何从工艺角度做到产品零分层 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 力和分层控制 ? 切筋成形和切割分离时产品胶体受力情况的监控(显微镜检查裂缝和SAT)、共面性、防静 电 ? 对薄形产品激光打印打印深度的控制 ? 对产品的烘烤和真空包装、对防湿等级在MSL2、MSL3的产品在包装时的防湿和对应包装 控制 4 43 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 BGA产品的结构 44 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 BGA产品的结构 45 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 BGA产品的结构 46 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 LFBGA/TFBGA流程图 47 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 LFBGA/TFBGA流程图 48 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 BGA产品的质量控制要点: 1. 让我们回过头来看34~38页的内容 2. D/B后的空洞检查是可能被忽视的 3. PLASMA的工艺及均匀性很重要 4. 时间控制很重要 5. 要充分认识基板吸水性很强,理解过程中的烘烤的作用 6. 球焊的质量、弧度控制、焊线. 塑封多段注射要特别优化,真空的功能必要时要考虑 8. 植球站的TOOLING是植球站的关键 9. 植球站球和FLUX的有效期控制 10. 植球后REFLOW的温度曲线. 离子污染度的测量也很重要 (和产品FLUX是否洗干净及后续是否是否会漏电有关) 49 BGA产品的工艺流程和质量控制要点 BGA产品的可靠性保障: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. D/B前基板的烘烤和防止吸收湿气 球焊前PLASMA 焊线的质量,防止BALL LIFT 和CRACK 塑封前PLASMA 时间的控制 塑封的PEELING TEST 植球后推球检查 边缘CRACK的预防(对PUNCH产品要特别注意) 按照流程得到充分验证的塑封料\EPOXY\基板 (很多比较隐蔽的问题会与基板有关) 50 QFN产品的工艺流程和质量控制要点 QFN产品的结构 51 QFN产品的工艺流程和质量控制要点 双圈QFN QFN产品的结构 52 QFN产品的工艺流程和质量控制要点 QFN封装工艺流程图(其中PLASMA要按照实际需要来决定) 53 QFN产品的工艺流程和质量控制要点 QFN产品的质量控制要点: 让我们回过头来看34~38页的内容 D/B后EPOXY\DAF膜的厚度控制 烘烤的烘箱类型要利于排出挥发物 在线的时间控制很重要 球焊的质量、IMC、防止CRACK\弹坑、推拉力CPK很重要 球焊温度控制,对镀钯框架和镀银框架要注意区别 塑封多段注射要特别优化,真空的功能必要时要考虑 切割站的水温、流量、水流时间控制和切割工艺如何防止局部 过温造成切割熔锡和避免切割造成的管脚分层很重要 9. 框架设计如何避免切割毛刺要控制,对0.4mm间距的产品更重要 10. 去溢料和去残胶的工艺如何避免影响可靠性(化学力和机械力) 11. 塑封后固化的压块重量 12. 电镀后烘烤的压块重量 13. 产品翘曲的控制 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 54 QFN产品的工艺流程和质量控制要点 QFN产品零分层的措施 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 防止沾污 防止氧化 防止异常应力、局部应力 防止过温 防止翘曲 合适的BOM 各站工艺控制 55 如何分析超声扫描的结果 What is SAM ? (Scanning Acoustic Microscope) 超声扫描显微镜 56 如何分析超声扫描的结果 What is Ultrasonics ? 什么是超声波? 频率超过20KHz的声波 ? Sound waves which have a frequency over 20kHz. 16Hz - 20,000Hz (Audible frequency: 16Hz - 20kHz) ? The sound waves which can not be heard by the human ear. 57 如何分析超声扫描的结果 Types of Ultrasonic Waves 横波 ? 1. Shear Wave ? The vibration direction and propagation direction of a partice 传播方向与振动方向垂直 ? are perpendicular. 不能在液体或气体中传播 ? Transmission in liquid or air is impossible. 振动 Vibration Propagation 传播 58 如何分析超声扫描的结果 Types of Ultrasonic Waves ? 2. Longitude Wave 纵波 ? The vibration direction and propagation direction of a particle are 传播方向于振动方向相同 ? same. ? Transmission in liquid is possible. 可在液体中传播 振动 Vibration Propagation 传播 59 如何分析超声扫描的结果 Characteristics of Ultrasonics 超声波的典型特征 ? 1. 100% reflection when it meets air(delamination) 碰到气体(离层)就100%全反射 ? 2. Reflects at interfaces 在物质的分界面产生反射 ? 3. Travels straight as light because of the very short 由于波长很短,所以和光一样是直射传播的 wavelength. 100% EMC Air Die 50% 50% 60 如何分析超声扫描的结果 Advantages of Ultrasonics ? 1.High resolution Detectable minimum gap thickness of Sonix : 0.13 micro meter 可发现裂缝的最小厚度为0.13微米 超声波的优势所在 :高分辨率 ? 2.High sensitivity高灵敏度 : ? The measuring of size, location, shape of fine defects is possible. 可测量失效区域的尺寸、位置、形状 ? 3.Real time inspection is possible. 可以实时检测 ? 4.Safe : Harmless to human body. 安全:对人体无害 61 如何分析超声扫描的结果 Weak Points of Ultrasonics 超声波弱点 ? ? ? ? 1.Difficult to inspect samples which have a rough surface or bubbles.表面粗糙或内部有气泡、球状物(如塑料泡沫)的样品检测较困难 必须以液体为传播媒介 2.Liquid is required to transmit ultrasonic 3.Needs expertise(Solution:TAMI) 需要专门的技术和专家 rough surface bubbles 62 如何分析超声扫描的结果 Structure of IC 塑封体 金丝 EMC Gold Wire Silicon Chip Cu L/F Epoxy Cu Lead Frame Cu L/F 引线框 芯片 基岛 银浆 63 如何分析超声扫描的结果 Detectable Defects ? ? ? ? 1.Delamination 2.Package Crack 3.Die Crack 4.Void 64 如何分析超声扫描的结果 Inspection using Ultrasonic Signals in Digital Oscilloscope Transducer 传感器 Ultrasonic 超声波 Package Surface EMC Die Die Surface Die Bottom Die Attach Adhesive 胶体 Package 表面 Surface Die Surface Die Bottom 芯片底部 芯片表面 Inspect defects using reflected signal in each interface 利用超声波的反射在各个界面进行检测 65 如何分析超声扫描的结果 Inspection Methods 检测方法 ? 1. Pulse Echo Methods 脉冲反射法 ?A-scan : Inspection with waveform displayed on oscilloscope. 波形显示检测 ?B-scan : Inspection with vertically x-sectioned 2-d image. 垂直剖面二维成像检测 ?C-scan : Inspection with horizontally x-sectioned 2-d image 水平面二维成像检测 ? after focus. ?TAMI : C-Scan with multiple(31) gate 多重扫描成像 ?2. Thru-Transmission Method 透射方法 ?T-scan : Inspection with transmitted signal. 66 如何分析超声扫描的结果 Structure of a Scanner Which uses both Pulse Echo and Thru-Transmission 脉冲信号的发生和接收传感器 Transducer for Pulse Generation and Receiver for Pulse Echo Water Transducer for Thru-Transmission 透射信号传感器 67 如何分析超声扫描的结果 超声扫描专业分析软件的使用方法 68 如何分析超声扫描的结果 CSCAN的图片如何判断和阅读 69 如何分析超声扫描的结果 TSCAN的图片如何判断和阅读 70 如何分析超声扫描的结果 超声扫描结果与切片和SEM的验证对照 SEM的标尺为1um很重要 71 如何分析超声扫描的结果 超声扫描结果的判断(PRECON试验前后): 1)芯片表面不得有分层 2)焊线)非有效区直插式产品正面分层面积不得超过10%,背面不得超过20% 非有效区表面贴装式产品正面分层面积不得超过5%,背面不得超过10% 客户要求零分层的应按照客户要求 笔记本电脑、安全控制件、军用、高可靠工业控制类按照零分层要求 4)芯片和基岛连接面TSCAN结果分层面积不得超过5% 5)可靠性试验前后分层变化率不得大于5% 72 如何分析超声扫描的结果 分层与失效的关系: 1. CSCAN扫描分层显示波形没有完全反波的不一定会造成产品失效 (分层的距离基本在0.1um~0.2um级别),是否会失效需要验证; 2. TSCAN扫描使用软件判断为红色,而且红色在打线区,基本上这 个产品会造成使用失效巨大的风险;分层的距离基本在1um级别) 3. 没有分层的产品不一定不失效,如ELQFP大基岛的焊接时塑封料的 形变造成焊线与基岛脱开,如BGA焊接时BALL LIFT,这些异常很多 情况下不一定能看到分层,如可靠性PCT\HAST后球与铝层脱开造成 失效,也一般与分层无关。 73 铜线产品的可靠性保证 铜丝球焊具有的优势: (1)价格优势 (2)导电性和导热性均好于金线)冲弯率好于金线 铜线产品的可靠性保证 铜丝球焊的难点: (1)铜容易被氧化,键合工艺不稳定 (2)铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。 键合时需要施加更 大的超声能量和键合压力, 因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。 75 铜线产品的可靠性保证 铜丝球焊的难点的解决办法: (1) 防止氧化---在键合时加氮氢混合气体 (2) 防止对硅芯片损伤---对芯片本身提出了要求,具体见下页 ---严格控制加工工艺,做好弹坑和 CRACK检查 (3)芯片压区设计和工艺的支持,如AL压区的AL-SI-CU成分, 避免CUP的设计等 76 铜线产品的可靠性保证 铜线键合对芯片的要求,芯片铝层厚度最低要求 压区下二氧化硅层要大于4000埃 77 铜线产品的可靠性保证 铜线 铜线产品的可靠性保证 铜线 铜线产品的可靠性保证 铜线.压区下有图形的产品尽量不要用铜线.高可靠性要求产品如工业控制\计算机\汽车电子等不要采用铜线.对VDMOS管在采用铜线键合时要注意铝层厚度必须满足>3UM 4.铜线工艺封装的产品应及时做好功能测试,测试中应注意漏电流和波形 失真等的异常,对测试良率低或者分BIN异常的要做好弹坑和CRACK的检查 5.金线键合转铜线键合要做好可靠性试验 80 铜线产品的可靠性保证 铜线.避免弹坑和CRACK 81 铜线产品的可靠性保证 铜线.球厚度、球大小、带铝挤出球大小符合规范 82 铜线产品的可靠性保证 铜线.铝残留厚度符合规范 83 铜线产品的可靠性保证 铜线.IMC符合规范 IMC不合格 IMC合格 84 铜线产品的可靠性保证 优质的镀钯铜线使用是很重要的 目前比较好的镀钯铜线是NIPPON、喜新 铜线表面镀钯的原理我们可以展开来讲 85 铜线产品的可靠性保证 如何达到铜线. 按照以上铜线工艺要求做好铜线球焊的DOE,取得稳定的球焊工艺, 符合铜线H是否通过与芯片本身也有关联,压区纯铝工艺和铝层太薄时 不容易通过考核 3. 产品防湿等级越高越有能机会通过考核 4. 封装BOM要适当,其中塑封料的影响比较大,要选择填料含量高、PH值 在5.5~7.5、吸水率低、CL离子含量低的高可靠性塑封料 86 铜线产品的可靠性保证 如何达到铜线. 按照以上铜线工艺要求做好铜线球焊的DOE,取得稳定的球焊工艺, 符合铜线H是否通过与芯片本身也有关系,压区纯铝工艺和铝层太薄时 不容易通过考核 3. 产品防湿等级越高越有能机会通过考核 4. 封装BOM要适当,其中塑封料的影响比较大,要选择填料含量高、PH值 在5.5~7.5、吸水率低、CL离子含量低的高可靠性塑封料 5. 对基板类产品,塑封料本身的防止CL离子扩散的能力也很重要 一些纯铝压区工艺的产品可以考虑考核PCT96H 87 铜线产品的可靠性保证 如何通过不带偏置的HAST 96 192H考核 1. 按照以上铜线工艺要求做好铜线球焊的DOE,取得稳定的球焊工艺, 符合铜线. 产品防湿等级越高越有能机会通过考核 3. 封装BOM要适当,其中塑封料的影响比较大,要选择填料含量高、PH值 在5.5~7.5、吸水率低、CL离子含量小于10PPM的高可靠性塑封料 4. 5. 6. 塑封后固化时间通常会影响 塑封前PLASMA来提高塑封料的粘结力 对基板类产品,塑封料本身的防止CL离子扩散的能力也很重要 88 铜线产品的可靠性保证 如何通过带偏置的HAST 96 H考核 1. 按照以上铜线工艺要求做好铜线球焊的DOE,取得稳定的球焊工艺, 符合铜线. 产品防湿等级越高越有能机会通过考核,各站停留时间也很关键 3. 封装BOM要适当,其中塑封料的影响比较大,要选择填料含量大于85% 接近90%、PH值在5.5~7.5、吸水率低、CL离子含量小于10PPM的高可靠性塑封料 4. 塑封后固化时间通常会影响,一般要考虑延长到8小时 5. 塑封前PLASMA来提高塑封料的粘结力 6. 对基板类产品,塑封料本身的防止CL离子扩散的能力也很重要 7. 芯片压区的匹配也很关键,纯铝工艺的压区对封装工艺和塑封料等的要求更苛刻 89 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲和框架结构的关系 90 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲和塑封料的关系: 1. QFN翘曲与塑封料的SHRINKAGE关系很大,对哭脸的翘曲, 用SHRINKAGE大一点的塑封料会有改善。 2. SHRINKAGE大的塑封料其本质是填料含量降低,可靠性相对变弱。 91 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲与芯片大小的关系: 1. QFN翘曲与芯片大小关系很大,芯片越大,哭脸的翘曲越明显。 2. 芯片大小指芯片的体积,所以芯片厚度的调整也可以影响到QFN的翘曲。 92 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲与后固化温度的关系: 1. 后固化温度与后固化的翘曲是有关联的 93 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲与导电胶厚度的关系: 1. 目前根据模型和试验的结果看,由于导电胶的厚度整体比较小, 其对翘曲的影响是很限的,基本可以忽略。 94 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲与压块重量的关系: 1. 在后固化时压块重量对QFN翘曲影响比较大 2. 在塑封料已经确定的情况下,要根据具体的产品型号给出合适的压块重量 我们要避免暴力式的办法(如用扭力扳手夹具等)来靠压平产品 95 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲的整体解决方案: 1. 2. 3. 4. 合适的塑封料,SHRINKAGE很重要 框架设计中应力释放环的优化设计很重要 后固化时压块重量的匹配 芯片厚度和大小是影响翘曲的重要因素, 如果可能大芯片薄一点对翘曲会有改善 96 QFN翘曲的解决方案 解决QFN翘曲同时要注意的几点 1. 2. 3. 4. 不能为了解决翘曲使用过低的固化温度 不能为了翘曲选择填料含量过低的塑封料 后固化时压块重量要考虑框架应力释放环设计的影响 芯片厚度不是随意变更的,太薄会带来其它的问题 97 QFN翘曲的解决方案 解决QFN翘曲同时要注意的几点 1. 2. 3. 4. 不能为了解决翘曲使用过低的固化温度 不能为了翘曲选择填料含量过低的塑封料 后固化时压块重量要考虑框架应力释放环设计的影响 芯片厚度不是随意变更的,太薄会带来其它的问题 98 QFN翘曲的解决方案 QFN翘曲与可靠性的平衡: 1. 产品芯片大时,翘曲容易呈现哭脸,这个时候如果塑封料的 SHRINKAGE就大一些会比较好。但是, SHRINKAGE大的 塑封料是牺牲了填料含量的,其吸水率会升高,可靠性会降 低,所以塑封料填料含量、 SHRINKAGE要找到一个平衡点, 既要保证产品可靠性,又要能减少翘曲。 99 BGA翘曲的解决方案 BGA翘曲在塑封模具中的影响: 1. BGA基板在塑封时,在预热台上和放置入模具中定位时温度加热梯 度很快,基板本身由于铜分布不均匀等原因会造成基板翘曲,翘曲 的基板在塑封模合模时会由于翘曲变为压平过程有一个局部形变的 过程,局部形变的结果会造成焊线的变形。 BGA翘曲在塑封模具中的解决: 1. 在塑封过程中,要注意预热台的温度和时间,另外基板在放置入模具 中时,下模吸住基板的真空要打开,基板压平吸住后机械手才离开。 2. 基板的设计和基板的翘曲是有比较大的关系的。 100 BGA翘曲的解决方案 BGA翘曲在后固化时的预防: 1. 2. 3. BGA产品的翘曲总体来说比QFN容易解决 目前最常用的办法是在BGA产品每条产品之间加钢化玻璃, 最后在最顶部放置一个压块 BGA固化需要放置垫纸时,要注意镍金层等植球位置防止划伤和沾污 101 BGA翘曲的解决方案 BGA翘曲基板与塑封料的配合: 1. 要选择低冲线高可靠的塑封料,SHRINKAGE稍微大一点可 以控制好翘曲,一般填料含量在87%左右,吸水率0.3% 2. 塑封料TG不能太低,一般要大于130度,在135~160度之间 102 BGA翘曲的解决方案 BGA翘曲与使用可靠性的关系: 1. BGA在切割后的翘曲要控制在一定范围内,检测主要看球的共面性来反 映,0.076mm是控制范围。对大面积的BGA如35X35的产品,这方面要 特别注意 2. 要防止因为翘曲造成焊接时产品在受到温度是塑封料的温度蠕变,这时 产品的翘曲和球焊的IMC状态决定了产品是否会有SMT后失效的风险。 这时的失效是产品没有分层,但是开帽后会有BALL LIFT. 103 翘曲的解决方案 无论是对QFN\BGA,特别是对胶体大,厚度薄的产品,一定要 REFLOW后的翘曲检查,原则上胶体翘曲不要大于0.076mm。 注意REFLOW时产品正面在上,产品下面防置PCB板,产品放在 PCB板的1/3处的偏左右的位置。 不同的设计和不同的厚度以及不同的塑封料,其表现的特性是不 一样的。 104 软件的使用办法 软件的使用方法 1. TSCAN分析: 将芯片下灰色区域(一般为7位数,5~7开头)设置为BACKCOLOR的 颜色,把相似度设置为3,按TSCAN按钮,出现红色的就判断为真分层, 这样的分层如果是对应位置有焊线 软件的使用办法 软件的使用方法 1. DIE CRACK 分析: 将芯片上最亮颜色设置为HOLECOLOR的颜色,把相似度设置为 0.75~1.3,按DIE CRACK按钮,芯片中间出现红色树枝状或者线条状 的红色就要疑似芯片裂缝 106 软件的使用办法 软件的使用方法 1. IMC的测量: 选择上面一个LINE1,设置球的直径对应的尺寸,并以此为标尺 选POSITION标定出要选择的区域,再选择HOLECOLOR,再选择边上 压区白色区域,通过白色和灰色区域的颜色差异,给出相似度的尾数, 如白色区域的颜色值为7636878,而灰色的都在7000000以下,那么相 似度选择0.63,即7000000以上的颜色的区域就判断为非IMC区,按 START2就可以得到IMC的百分比。 107 软件的使用办法 软件的使用方法 1. 空洞的测量: 框定要测量的区域,设置BCAKCOLOR,设置空洞颜色HOLECOLOR, 对BACKCOLOR大的按照提示选择FILL+,得到红色标示,再对红色区 域测量。 对BACKCOLOR小的不清晰图像,按照提示选择AUTO2,然后对局部 未填满的小区域用AUTO1(注意区域要选择适合,不能太大),得到 红色标示,再对红色区域测量。 108 软件的使用办法 软件的使用方法 1. 焊线D测量: 选择LINE1,把基岛长度设置为标尺,填写基岛的尺寸, 将界面的测量HIDE双击两次激活焊线长度窗口, 选择下LINE1,开始测量。 对芯片尺寸和基岛不是同样比列的,可以采取比列变换来实现转换。 109 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 1.DB 芯片裂缝 粘胶焊料空洞 粘结牢度 用错胶 芯片线路压伤铝挤短 路 厚度或者绝缘问题造成击穿 。。。。。 110 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 2.WB 铝挤短 路 铝打穿 CRACK 弹坑 焊线碰芯片 焊线过紧或者振动 造成第二点 短裂 IMC不够或者使用粗化劈刀造成BGA产品烘烤后 有不良。。。。。 111 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 3.PLASMA 塑封前PLASMA管制不当的问题,造成BGA产品PEELING 或者分层 PLASMA过功率或者次数超过造成芯片损坏.。。。 112 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 4 MOLDING BGA注射压强不足造成产品烘烤后有不良品出现 翘曲造成 焊 球滑移而形成球脱 小产品固化时间过短造成耐焊接热性能 差。。。。 113 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 5 电镀软化 软化温度时间异常造成产品损坏 易焊性异常 电解造成分 层 喷嘴堵塞造成产品局部受力过大 电镀产品表面锡桥 。。。。 114 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 6 冲切和切割 冲切破裂 切割毛刺 管脚牢度。。。。 115 除了分层,还有哪些问题会影响产品可靠性呢 6 FC产品 应力造成芯片破裂 或者ball peeling FLUX残留造成漏电。。。 116 感谢各位领导、朋友和专家 117

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