國內塑封半導體集成電路（lù）鑒定檢驗主要依據GJB7400-2011《合格製造廠認證用半導體集（jí）成電路通用（yòng）規範》進行。標準（zhǔn）包（bāo）括了器件應滿足的質量和可靠性保證要求，並規（guī）定了相（xiàng）應的產品質量保（bǎo）證等（děng）級（V級、Q級、T級（jí）、N級）。

    GJB7400-2011中4.4條鑒定檢驗規定，應按附錄B中B.2.4.2和B.2.4.3的規定進行（háng）（但（dàn）附錄B中（zhōng）並沒有B.2.4.2和（hé）B.2.4.3），器件並應至（zhì）少滿足本（běn）規範A、B、C、D和E組（適用時）的試驗要求。但目前國（guó）內大多數單位在按照標準中的D4分組進行檢驗（yàn）時（表1所示），預處理條件（表貼塑封器件）及熱衝擊、溫度循環試驗樣品疊加及降低強加速穩態濕熱條件等問題日益突（tū）出。

    1、表貼塑封器件的預處理

    表麵貼裝塑封（fēng）器件屬於非氣密封器件，外部環境中（zhōng）的潮氣易滲透進封裝內部，組裝（zhuāng）過程中的焊接高溫將導致器件內部界（jiè）麵產生分層，甚（shèn）至爆炸開裂。所以，表貼塑（sù）封器件比通孔安裝的塑封器件更容易發生失效，進行預處理（lǐ）十分必（bì）要。但預處理（lǐ）的試驗條件卻沒有對應的國軍標，也沒有國（guó）標或是行標，隻是（shì）簡單的一（yī）句話“按器件（jiàn）詳細規範的規定”。導致一些單位在進行預處理時往往隻按GJB548B-2005方法（fǎ）1008進行穩定性烘焙。
    查閱NASA在2003年發布的頒（bān）布PEM-INST-001《塑封微電路選用（yòng）、篩（shāi）選和鑒定指南》可知，塑封集成電路預處理試驗時按照JESD22-A113-F《可靠性（xìng）測試前非密（mì）封表麵（miàn）貼裝器件預處理》進行，該標準采（cǎi）用了溫度循環、穩定烘焙及回流焊三種組合方式進行預處理。
    a）溫度循環，按照MIL-STD-883方法（fǎ）1010試驗條件（jiàn）為-40℃～60℃，5次；
    b）穩定烘焙，對於濕度敏感（gǎn）度2a-5a級的器件（JEDEC-STD-033C）預處理為（厚度≤1.4mm，125℃下烘烤8h~28h；厚度≤2.5mm，125℃下烘烤23h~24h；厚度≤4.0mm，125℃烘烤48小時）。

    c）回流焊（hàn），回流曲線按照JEDEC-STD-020E.1進行，根據不（bú）同潮濕敏感度等級（1級（jí）～6級）的器件對（duì）應允許暴（bào）露的（de）時間（離（lí）袋長時間），選擇不同條件的吸潮試驗（如圖1所示），大多數單位（wèi）選擇條件30℃/60%RH、192h。當（dāng）從高低溫濕熱試驗箱中取（qǔ）出樣品後至少放置15min，並在4h內進行3次回流焊（各區間溫（wēn）度見圖2～圖3所示）。如果（guǒ）樣品取出高低溫濕熱試驗（yàn）箱和初始回流焊之（zhī）間的等待時間（jiān）沒有達到要求，需重新進行穩定（dìng）烘培及吸潮，回流（liú）焊之間的間隔時間應在5min～60min，並充分進行有效降溫，避免影響後續（xù）的回流焊。

    回流（liú）焊三次循環的過程（chéng）：第1次（cì）循環，模擬器件在雙層板兩次（cì）組裝中的次回流焊過程；第2次循環，模擬器件在雙層板兩次組（zǔ）裝中的第二（èr）次回流焊過程；第3次循（xún）環，模擬器件返工（gōng）的回流過程。
    全部預處理結束後用40倍光學放大鏡檢查外部是否有裂紋。

    2、D4a)分組試驗（yàn）樣品的疊加

    目前國產塑封器件按N級進行（háng）考核，大多數通過不了D4a）組試驗，主要原因是GJB7400-2011表6中的4a）組冷熱衝（chōng）擊和溫度循（xún）環試驗（yàn）的樣品（22隻）是疊加進行，即做完冷熱衝擊（jī）試（shì）驗後的樣品（pǐn）繼續進行溫度循環試驗。 冷熱（rè）衝擊試驗主要考察塑封材料熱脹冷縮引起的交變應力，試驗可（kě）能會造成材料的開裂、接觸不良、性能變化等現象，而溫（wēn）度循環試驗主要是測定器件承受極端（duān）高溫和極端低溫的能力，以及極端高溫與極端低溫交替變化對器件的影響，當樣品（pǐn）經受極端環境（jìng）應力循環時，若塑封內部各材（cái）料（liào）的熱膨脹係數不匹配（pèi），缺陷部（bù）位就（jiù）會（huì）受到應力而不斷擴大，從而產生熱疲勞失效開裂現象。
    因此，試驗樣品的疊加對器件的封裝可靠性（xìng）要求相對較高。同一組的樣品在經（jīng）曆冷熱衝擊100次150℃～-65℃後，再進行溫度（dù）循環1000次-65℃～150℃時（shí），大多（duō）數產品會失效，進（jìn）行S-CAM檢查時經常會發現芯片與塑封料的大麵積分層。
針對上述情況，國內一（yī）些單位又想通（tōng）過GJB7400的N級（jí）鑒定，但按標準（zhǔn）又不能（néng）通過，所（suǒ）以隻能降低考核要求（所謂的N1級考核），采（cǎi）取試驗（yàn）樣品（pǐn）分組（即用不（bú）同樣品分別進行熱衝擊和溫度循環）和降低（dī）試驗條（tiáo）件的（de）方式通過4a）組考核，典型試驗條件見表2所示。

表2  塑封器件N1級 D4分組（4a、4b）試驗項目及條件（jiàn）

    另外，樣（yàng）品在進行高（gāo）壓加速老化試驗（HAST）後，檢（jiǎn）查（chá）外觀通常（cháng）也會發現腐蝕（shí），因為塑封（fēng）料在交（jiāo）聯固化時會產生氯化鈉作（zuò）為副產品，如在（zài）封（fēng）裝時沒有及時去（qù）除，那麽在（zài）強加速穩態濕熱試驗中極易暴露這一缺陷並發生腐（fǔ）蝕，尤其（qí）是塑封中的Al金屬（shǔ）腐蝕更為明顯。所以，采取降低D4b)分組中高壓加速老化試驗（HAST）的試驗條件，典型試驗（yàn）條（tiáo）件見（jiàn）表3所（suǒ）示。

表3  塑封器件N1級 D4分組（4c）HAST試驗（yàn）條件

    3、D4分組的聲學掃描顯微鏡檢查判（pàn）據要求

    在進行D4分組試驗前，需進（jìn）行一次聲學掃描顯微鏡檢查，檢查並記錄引線框架（正麵與背麵）與（yǔ）模塑料之間、芯片基座（正麵和背麵）與模塑料直接的分層。當進行熱衝擊與溫度循環試驗後，再進行聲（shēng）學掃（sǎo）描顯微（wēi）鏡檢查。檢測器件時，呈現任何下來缺陷的器件應判不合（hé）格：與4組（zǔ）超聲檢測（cè）比較，引線框架和芯片基（jī）座分層麵積變化超過10%；芯片表麵、引出端引線鍵合（hé）區出現分層；塑料出現空洞或裂紋符合GJB4027A-2006工作項目1103中2.4.4的規定。
    D4分組的聲掃判據相比GJB4027A-2006工作項目1103中2.4.4增加了引線框架和芯片基座分層麵（miàn）積（jī）變化率的要求，但對引腳從（cóng）塑封完全剝離及連筋頂部分層超過其長度的1/2的這兩條判據未做要求。
    另外（wài），需要（yào）留意（yì）GJB7400-2011塑封器（qì）件篩選程序中（表1B）的聲學掃描顯微鏡檢查中（zhōng）的判據與鑒定程序（xù）的差異。用於找出器件的芯片表（biǎo）麵及引出（chū）端焊線鍵合區的嚴重缺陷（隻做頂視圖）。判據如下：
    a）裂紋：塑料封裝內與鍵合引線交叉的裂縫；從任一引線指至任一內部特征物（引（yǐn）腳（jiǎo），芯片，芯片粘接側翼）的內部裂紋（wén），其（qí）長度超過（guò）相應間距的（de）1/2；任何延伸至封裝表麵的裂紋；
    b）空洞：跨越鍵合絲的模塑料的任何空洞；芯片區內有任何模塑料內部的空洞，其他區域大於0.25mm；
    c）分層：芯片與模塑料間的任何可測（cè）量的分層；引出端引線鍵合區的任何分層；大於引腳（jiǎo）內（nèi）部長（zhǎng）度2/3的分（fèn）層。
    後，對於完成聲學掃（sǎo）描顯微鏡檢查後的樣品，建議按照標準PEM-INST-001，在125℃下烘烤1h，以便去除樣品吸附的水（shuǐ）分（fèn）。

    參（cān）考標準：

    PEM-INST-001、JEDEC-STD-033C、MIL-STD-883K、JESD22-A113-F、GJB7400-2011、GJB4027-2006、JEDEC-STD-020E.1

文章出自：技術遊俠

如（rú）有（yǒu）侵權，刪（shān）