潮湿敏感器件控制.doc

器件封装知识
潮湿敏感原理和案例
潮湿标准
企业内部的潮敏器件控制规范
潮湿器件常用英文知识说明
编制:于怀福

2006年4月28日
MSD控制意义
根据某公司器件物理失效数据统计,在各种应力(电、机械、环境、潮敏等)诱发的器件失效机制中,潮湿敏感失效占15%。在业界潮敏导致的失效所占的比例还要高。
随着器件封存装工艺的发展,越来越多低密水汽渗透率塑料材料的大
量使用,管脚数越来越密集,潮敏器件控制技术面临巨大挑战。



器件设计要求高的集成度,生产加工要求更高的效率,使得目前的器件绝大部分都有是表面贴装封装,常见封装有:
贴片阻容件:
英制公制
0603 1608
0805 2012
0402 1005
1206 3216
1210 3225
1812 4532
2225 5764
钽电容封装:
代码 EIA 代码
P 2012
A 3216
B 3528
C 6032
D 7343
E 7343H
IC封装:
SOP (引脚从封装两侧引出呈海鸥翅状(L字形)
TSOP ()
SSOP ()
QFP (四侧引脚扁平封装,~)
LQFP ()
TQFP ()
BGA (印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚)
(引脚从封装的四个侧面引出)
SOJ (J引脚小外形封装IC)
BGA ( Ball Grid Array)
Flip Chip
2. 常见封装结构
Die attach pad
Die attach
Leadframe
Wire bonds
Die
pound
BGA 封装结构
Die Attach Adhesive
Wir Bonds
Epoxy pound
Plastic BGA

SOP/QFP封装结构
3. 塑封器件功能要求
器件封装的三大功能要求:
电热能:传递芯片的电信号。
散热功能:散发芯片内产生的热量。
机械化学保护功能:保护芯片和键合丝。

塑封器件可靠性差的原因:
塑料渗湿率高,潮气渗入塑料后,吸附在芯片面性和内引线表面,引起腐蚀失效。
塑料的热膨胀系数大于芯片和键合丝。在温度变化中,塑料与芯片,键合线的界面
会产生相对位移。虽然位移量很小,但足以造成键盘合丝移动,特别对直径为亚微
米级引线,能导致键合丝断裂失效。为了克服塑料的这些缺点,目前已在塑料中加
入适量的填料,以减小塑料的热膨胀系数,改善热导率,降低渗湿率和提高玻璃转
化温度Tg (Glass Transition Temperature).
*注:玻璃转化温度是指塑料的热膨胀系数随着温度的升高,产生突然变
化的某一温度,称为玻璃转化温度。


1. 潮敏失效机理
潮敏器件主要指在SMT生产的PSMD(Plastic Surface Mount Devices),即塑封表面贴(封装)器件,潮敏是塑料封装表贴器件在高温焊接中表现出来的特殊失效现象。
集成电路封装中采用的热固性环氧材料看起来似乎是防潮的,但随着时间推移,IC上的塑料密封会从周围环境中吸收潮气,吸潮程度与实际塑料化合物成分,运输储藏条件及生产线环境地湿度等因素有关。
潮敏主要发生在回流焊接过程中,因为在回流焊过程中器件本体温度几乎等同于焊接温度,潮气会急剧膨胀导致器件分层,引线拉细甚至断裂。而波峰焊时器件本体的温度要小得多,不会导致潮敏失效。
塑料封装材料吸潮后,在高温条件下,特别是在回流焊接条件下,器件会经一个温度迅速升高的过程,其内部潮气就会迅速转变为蒸汽,气压的突变产生的应力将导致封装发生膨胀。封装的膨胀程度取决于塑料组成成分,实际吸收湿气的数量,焊接温度,加热速度以及塑料的厚度,当气压超过塑料化合物的弯曲强度时,就可能会导致引线被拉细甚至拉断,封装开裂,键合点抬起,或至少在界面间产生分层,这些都会导致器件的性能变差甚至是直接失效。
*注:烘烤时间不足将增加MSD失效风险!
2. 失效因素
通常能引起潮敏失效的相关因素有:
塑料材料与金属引脚的粘附不良,使潮气沿引脚到塑料的介面浸入芯片表面.
塑料材料本身不致密,潮气从塑料中直接缓慢浸入芯片表面.
芯片包装封装料过少,过薄,潮气容易浸入.
电路装入密封包装袋之前烘烤时间不够或者烘烤的温度过低.
包装袋密封不良或者包装袋密封性受到破坏,潮气渗入袋内.
库房湿度超标,