封装可靠性及失效分析

芯片封装中的失效机理与故障分析研究芯片封装是集成电路制造过程中至关重要的一步，它将芯片保护起来，并与外部环境进行连接。

然而，封装过程中可能会出现各种失效和故障，这对芯片的性能和可靠性产生了负面影响。

为了提高芯片的可靠性和稳定性，科学家和工程师们一直在研究芯片封装中的失效机理和故障分析方法。

芯片封装失效机理主要包括三个方面：热失效、机械失效和化学失效。

其中，热失效是最常见的问题之一。

当芯片工作时，产生的热量会使芯片封装材料膨胀和收缩，这可能导致封装材料与芯片之间的粘合层剪切、脱离或者开裂。

此外，温度变化也会导致封装材料的劣化，使其电绝缘性能下降，从而引发故障。

机械失效主要是由于外部力导致封装材料的物理损坏。

芯片封装材料通常是脆性材料，如塑料、陶瓷等，容易在受力下发生裂纹和断裂。

例如，当芯片受到机械冲击或振动时，封装材料可能会剪切、断裂或者产生疲劳裂纹，从而导致芯片失效。

化学失效是由于封装材料与外部环境中的化学物质发生反应而导致的。

化学物质可以是氧气、湿气、有机物等。

当芯片封装材料与这些化学物质接触时，可能会发生氧化、腐蚀、电化学反应等，进而引发芯片故障。

为了解决封装失效问题，故障分析是至关重要的环节。

故障分析旨在确定芯片失效的原因，从而采取相应措施进行修复或预防。

故障分析通常包括以下几个步骤：首先，需要收集失效芯片的相关信息。

这包括失效芯片的型号、使用条件、失效模式等。

通过分析这些信息，可以初步确定芯片失效的可能原因。

其次，进行物理分析。

物理分析是指通过观察芯片失效的外观、形态和结构，来确定失效的机理。

例如，通过显微镜观察失效芯片的微观形貌，可以确定是否存在裂纹、剥离等现象。

此外，还可以使用X射线、电子束等技术进行进一步的材料分析，以确定材料的性质和存在的异常问题。

接下来，进行电学分析。

电学分析是指通过测量失效芯片的电性能参数，来判断芯片的电路结构是否正常。

例如，使用万用表、示波器等设备对芯片进行电流、电压、功率等参数的测量，以了解失效芯片的电路状态。

半导体器件可靠性与失效分析微电子
1.功能失效：指器件不能按照设计要求正常工作，如逻辑门无法实现
正确的逻辑功能。

2.电气失效：指器件发生电气故障，如短路、开路、漏电等。

3.热失效：由于器件内部寄生电阻、封装散热不良等原因，导致器件
温度升高，超过其承受范围，从而导致失效。

4.机械失效：指器件由于外力作用或压力过大等原因，发生物理损坏，如断裂、划伤等。

5.等离子体效应：在高电压或高频环境下，会产生等离子体，从而对
半导体器件产生有害影响。

为提高半导体器件的可靠性，需要进行失效分析，以了解器件失效的
原因
1.失效模式分析：对不同类型的失效进行分类和描述，以便查找相应
的失效原因。

2.加速寿命测试：通过在高温、高电压、高湿度等恶劣条件下进行长
时间测试，模拟器件在实际使用中的环境，加速失效过程，以便提前发现
问题。

3.失效分析方法：包括光学显微镜、电子显微镜、故障定位分析、X
射线衍射等多种方法，用于观察器件失效的具体细节，并找出失效的原因。

4.剖析和分析失效原因：通过对失效器件的分析和试验，找出失效的
原因和机理，如晶体缺陷、金属线断裂等。

5.提高设计和工艺：根据失效分析结果，改进器件的设计和工艺，以
提高器件的可靠性。

总之，半导体器件可靠性与失效分析在微电子领域中具有重要的意义，它不仅能提高半导体器件的可靠性，还能为微电子系统的设计和制造提供
理论指导和实践经验。

随着技术的进一步发展，可靠性和失效分析将继续
成为微电子行业的研究热点。

芯片封装基本流程及失效分析处理方法一、芯片封装芯片封装的目的在于对芯片进行保护与支撑作用、形成良好的散热与隔绝层、保证芯片的可靠性，使其在应用过程中高效稳定地发挥功效。

二、工艺流程流程一：硅片减薄分为两种操作手段。

一是物理手段，如磨削、研磨等；二是化学手段，如电化学腐蚀、湿法腐蚀等，使芯片的厚度达到要求。

薄的芯片更有利于散热，减小芯片封装体积，提高机械性能等。

其次是对硅片进行切割，用多线切割机或其它手段如激光，将整个大圆片分割成单个芯片。

流程二：将晶粒黏着在导线架上，也叫作晶粒座，预设有延伸IC晶粒电路的延伸脚，用银胶对晶粒进行黏着固定，这一步骤为芯片贴装。

流程三：芯片互联，将芯片焊区与基板上的金属布线焊区相连接，使用球焊的方式，把金线压焊在适当位置。

芯片互联常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB）和倒装芯片键合。

流程四：用树脂体将装在引线框上的芯片封起来，对芯片起保护作用和支撑作用。

包封固化后，在引线条上所有部位镀上一层锡，保证产品管脚的易焊性，增加外引脚的导电性及抗氧化性。

流程五：在树脂上印制标记，包含产品的型号、生产厂家等信息。

将导线架上已封装完成的晶粒，剪切分离并将不需要的连接用材料切除，提高芯片的美观度，便于使用及存储。

流程六：通过测试筛选出符合功能要求的产品，保证芯片的质量可靠性；最后包装入库，将产品按要求包装好后进入成品库，编带投入市场。

三、芯片失效芯片失效分析是判断芯片失效性质、分析芯片失效原因、研究芯片失效的预防措施的技术工作。

对芯片进行失效分析的意义在于提高芯片品质，改善生产方案，保障产品品质。

四、测试方法1、外部目检对芯片进行外观检测，判断芯片外观是否有发现裂纹、破损等异常现象。

2、X-RAY对芯片进行X-Ray检测，通过无损的手段，利用X射线透视芯片内部，检测其封装情况，判断IC封装内部是否出现各种缺陷，如分层剥离、爆裂以及键合线错位断裂等。

3、声学扫描芯片声学扫描是利用超声波反射与传输的特性，判断器件内部材料的晶格结构，有无杂质颗粒以及发现器件中空洞、裂纹、晶元或填胶中的裂缝、IC封装材料内部的气孔、分层剥离等异常情况。

封装可靠性失效原因及其改善方案阐述长电科技（滁州）有限公司安徽省滁州市 239000 摘要：可靠性是产品质量的一个重要指标，就是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的功能的能力。

确切的讲，一个产品的使用寿命越接近设计寿命，代表可靠性越好。

1、产品的可靠性与规定的条件密切相关。

如产品使用的环境条件、负荷大小、使用方法等。

一般，温度越高、额定负载越大，产品的可靠性就越低。

2、产品的可靠性与规定的时间也有关系。

例如，一般大型桥梁、道路的设计寿命为50～100年。

3、产品的可靠性还与规定的功能有密切的关系。

例如，一个普通的晶体管有反向漏电流、放大倍数、反向击穿电压、特征频率等多项功能。

芯片封装质量直接影响整个器件和组件的性能,随着混合集成电路向着高性能、高密度以及小型化、低成本的方向发展，对芯片的封装技术和可靠性提出了更高的要求。

本文主要阐述了几种可靠性项目及其失效的机理以及封装导致的原因，以便封装生产中规避此类异常发生。

关键字可靠性；质量；可靠性项目；失效机理；封装导致的原因。

背景描述：电子器件是一个非常复杂的系统，其封装过程的缺陷和失效也是非常复杂的。

因此，研究封装缺陷和失效需要对封装过程有一个系统性的了解，这样才能从多个角度去分析缺陷产生的原因。

封装的失效机理可以分为两类：过应力和磨损。

过应力失效往往是瞬时的、灾难性的；磨损失效是长期的累积损坏，往往首先表示为性能退化，接着才是器件失效。

失效的负载类型又可以分为机械、热、电气、辐射和化学负载等。

影响封装缺陷和失效的因素是多种多样的，材料成分和属性、封装设计、环境条件和工艺参数等都会有所影响。

封装缺陷主要包括引线变形、底座偏移、翘曲、芯片破裂、分层、空洞、不均匀封装、毛边、外来颗粒和不完全固化等。

随着应用的要求越来越高，对产品封装可靠性要求也越来越高。

我们要识别一些可靠性项目考核目的、失效机理以及可能导致的原因，以便在前期FMEA中定义，从设计、生产角度来提升质量。

二、IC失效分析1.失效分析的原因、目的和地位所谓失效分析，就是对失效的产品进行分析，以找出失效原因、改进原始设计和生产工艺。

正确的改进行动来源于正确的查找到缺陷所在并分析产生缺陷的原因。

IC的产品设计极具复杂的设计、制程繁多并且对环境要求极高的生产工艺和复杂的测试方法。

在这些设计和生产工艺中，任何一个环节控制的不好，都有可能导致IC产品的最终失效。

能有效地寻找到导致IC失效的根源所在，并改进和控制生产工艺IC，以提供良率是各IC设计公司和制造厂孜孜以求的目标。

因此，失效分析在IC领域占有举足轻重的作用。

失效分析的对象，以公司个体为研究对象，大体可以分为3类：（1）到达最终客户后发现不良而退回分析的产品（2）本公司生产最后道工艺后，最终测试发现的不良品（3）第三类就是上面介绍的可靠度测试过程中或过程之后发现的测试NG的IC 产品。

2.失效分析的一般流程失效分析需要遵守一定的流程。

常见的IC失效分析流程如下（主要针对产品级的IC）：（1）接收不良品失效的信息反馈和分析请求。

主要的信息包括：指失效模式，参数值，客户抱怨内容，型号，批号，失效率，所占比例等，与正常品相比不同之处。

（2）记录各项信息内容，以在长期记录中形成信息库，为今后的分析工作提供经验值（3）收信工艺信息，包括与此产品有关的生产过程中的人，机，料，法，环变动的情况。

（4）失效确认。

一般是用Tester或者Curve tracer量测失效IC的AC和DC 的电性能，以确认失效模式是否与收集的失效模式信息一致。

AC方面的测试分析涉及到产品的功能层次，而DC方面的测试是设计针对产品的主要电性能（开路、短路、漏电、）。

对于开路和短路情况，要观察开路和短路测试值是开路还是短路，还是芯片不良，如是开路或短路，则要注意是第几脚开路或短路；对于非开短路的漏电流情况，产品要彻底清洗（用冷热纯水或有机溶剂如丙酮）后再进行下述烘烤试验：125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上，烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能，如功能变好，则极有可能是封装或者测试问题，要对封装工艺要严查。

微电子封装技术中的可靠性设计与分析第一章：引言随着微电子技术的迅猛发展，封装技术作为微电子技术中至关重要的一环，对于保证芯片的可靠性和稳定性起着关键作用。

本文将对微电子封装技术中的可靠性设计与分析进行探讨和研究。

第二章：微电子封装技术概述微电子封装技术是将芯片与外部环境隔离，并提供保护和连接功能的一种技术。

该技术可以分为无源封装和有源封装两大类，其中无源封装主要用于电子元器件或被动元件，有源封装主要用于集成电路芯片等。

第三章：微电子封装技术中的可靠性设计在微电子封装技术中，可靠性是至关重要的设计指标。

可靠性设计需要从以下几个方面考虑：1. 热管理：合理设计散热结构，保证芯片工作温度的稳定和可控；采用热传导材料和散热装置，有效地降低芯片温度，提高其可靠性。

2. 电磁兼容性：合理设计封装结构，以减少电磁干扰对芯片性能的影响；采用电磁屏蔽措施，提高封装结构对电磁波的屏蔽能力。

3. 机械可靠性：针对不同的应用场景和环境，选择合适的封装材料和结构，以提高封装的机械强度和抗震性能。

4. 寿命预测：通过可靠性测试和模拟，对封装结构进行寿命预测和分析，以预测其在实际使用中的可靠性水平。

第四章：微电子封装技术中的可靠性分析方法对于微电子封装技术中的可靠性分析，可以采用以下几种方法：1. 应力分析：通过应力分析软件模拟封装结构在不同工作状态下的应力分布情况，以评估其结构的强度和稳定性。

2. 可靠性测试：采用加速寿命测试方法，对封装结构进行长时间高负荷的可靠性测试，以评估其在实际使用中的寿命和可靠性水平。

3. 故障分析：对实际使用中出现的封装结构失效进行系统的故障分析，找出导致失效的原因，并采取相应的改进措施。

第五章：案例研究通过对几个典型的微电子封装技术案例进行研究，分析其可靠性设计和分析方法的应用效果，以及相应的问题和改进措施。

第六章：总结与展望本文对微电子封装技术中的可靠性设计与分析进行了系统的探讨和研究。

通过合理的设计和分析方法，可以提高微电子封装技术的可靠性和稳定性，为微电子工程提供更可靠的基础。