塑封元器件高可靠應用中的核心問題分析
作者：
網絡
編輯：
草莓视频网站儀（yí）器
來源：
網（wǎng）絡
發布日期（qī）： 2020.07.01
雖（suī）然塑封（fēng）材料的改進已（yǐ）使塑封器件的物（wù）理性能和可靠性有了很（hěn）大的（de）提高（gāo），但在應用中由於封裝材料本（běn）質特征（zhēng），仍存（cún）在由於潮（cháo）氣入侵和溫度性能差而（ér）導致的（de）一些可靠性問題。
1、溫度適應性問題
相對於玻璃和陶瓷，塑（sù）封材料屬於（yú）低溫材（cái）料，其玻璃化轉換溫（wēn）度為130℃～160℃，一般的商用塑封器件（jiàn）主（zhǔ）要滿足以下3個溫度範圍的要求:0C～70C(商業溫度)、-40℃ ～ 85℃(工業溫度)和-40℃～125℃(汽車（chē）溫度)。但是（shì），這些範（fàn）圍（wéi）比軍用溫度（dù）範圍-55℃ ～ 125℃要窄。由於芯片、引線框架、樹脂各自的（de）熱膨脹係數不同，樹（shù）脂模注後產生內應力。在溫度循環試驗中，這種內應力成為循環變化的應力。在（zài）這種應力作用下，襯底之下（xià）或引線之（zhī）間的區域容易產生裂紋，此外連接（jiē）芯片和引線的鍵合絲也會因（yīn）溫度循環而周期（qī）性（xìng）變形，從而造成疲勞損傷。
2、潮氣入侵問題
由於塑封材（cái）料具有固有的吸濕性以及環氧成型材料（liào）的吸附性，塑封器件會產（chǎn）生很多可靠性問題。潮氣的入侵會由於離子沾汙而導致大量（liàng）的與腐蝕（shí）有關（guān）的失效，在潮濕（shī）環境中貯存（cún）和使（shǐ）用也會因水汽浸入而發（fā）生腐蝕，有害物質，如鹵素（sù），常伴隨水汽一起侵入，腐蝕會更（gèng）加嚴重。塑封材料吸潮後會發生尺寸蠕變（biàn），對芯片、鍵合點和內引線產生（shēng）應力。如果在塑封材料吸收了水汽的情況下進行焊（hàn）接，因突然受熱使水汽快速膨脹，會對器件（jiàn）造成更嚴重的損傷，甚至爆裂，這種現象對小尺寸表麵（miàn）貼裝電路尤為明顯。隨（suí）著（zhe）大封裝尺寸表貼技（jì）術的大（dà）量應用，濕度引起的封裝損傷(如內部分層和再（zài）流焊過程中的（de）開裂現（xiàn）象（xiàng）)會導致一係列的可靠性問（wèn）題，
PEM(塑封微電路)的很多失效（xiào）機理，如腐蝕和“爆米花"效應都可以歸結為潮氣入侵。
3、塑封微電路的分層
3.1低溫分層
在高可靠應用中，如航空航（háng）天環境，環境溫度會達到-65℃甚至更低，塑封器（qì）件在（zài）低溫下使用時，會發生塑料外殼分層（céng）和開裂導（dǎo）致的器件失效。在從室溫到極端寒冷環境的熱循環過程中，模（mó）壓複合物與（yǔ）基片或引線框之間的熱膨脹係數(CTE)差異可造成分（fèn）層和開裂（liè）。並且，隨（suí）著塑料在極端（duān）低溫下耐開裂強度（dù）的下降，開裂的可能性也增加（jiā）了。
3.2“爆米
花”效應
塑封器件在焊接期間傳導到器件上的熱有三種來源:紅外回流焊加熱（rè）、氣相回流焊加（jiā）熱和波峰焊加熱。紅外加（jiā）熱的峰值溫度是235℃～240℃， 10s;氣相加熱（rè）問題215℃+5℃，40s;波峰焊加熱溫度260℃+5℃，5s。在器（qì）件受熱過（guò）程中，由於管殼中所吸附的水（shuǐ）分（fèn）快速（sù）汽化，內部水汽壓力過大，使（shǐ）模製材料(環氧樹脂化合物)膨脹，出現分層剝離和開裂現象，俗稱“爆米花”效應。“爆（bào）米花”效應是已經吸潮的塑封（fēng）器件在短時間內（nèi）出現開裂的一種失效模式。由於在再流（liú）焊過程中，塑封器件所處的環境短時（shí）間溫度升（shēng）至205℃～250℃，上升梯度較大（dà）(1℃/s～
2℃/s)。當溫度超（chāo）過塑封材料（liào）的玻璃化轉（zhuǎn）換溫（wēn）度(一般130℃～160℃)時，塑封材料變（biàn）軟，如果器件內部有較多水汽，水汽（qì）在（zài）短時間（jiān）內受熱快速膨脹（zhàng），造成塑封材料爆裂。
3.3分（fèn）層引起的可靠性問題
研究表明，塑封器件的基片一（yī）封裝材料界麵處的分層會嚴重影響PEM的可靠性。它會因球（qiú）焊或楔形焊的切斷而引起直接或間歇性（xìng）電失效，或（huò）形（xíng）成滲透通路和出現集聚水分和離（lí）子（zǐ）沾汙物的（de）區域，增加器件腐蝕失效（xiào）的可（kě）能性，從而（ér）危及PEM的長期可靠性（xìng）。在引線鍵合處的分層可能會使鍵（jiàn）合界麵退化，因為在溫度循環過程中可能會在球（qiú）焊處產生機械應力，這就（jiù）會導致在球焊點下的矽（guī）材料破裂。另外，分層可能造成分離（lí）的塑（sù）料與基片表麵產生相對位移，損（sǔn）壞鈍化層和金屬化層。
4、產（chǎn）品推薦
RK-TH-80L-2恒（héng）溫恒濕（shī）試驗箱
草莓视频网站RIUKAI®RK-TH-80L-2恒溫恒濕試驗箱用於產品溫（wēn）度及濕（shī）度可靠性試驗。符合國標JJF 1564-2016和JJG 205-2005中對試驗箱的標準要求（qiú）。一般用在產品材料生（shēng）產、運輸、儲存和使用（yòng）過程的各（gè）種溫度變化。
試驗箱采用RIUKAI®研發的智能控製係統（tǒng）軟著登字第3642019號，用戶界麵可讓您隨時隨地（dì）對測試進行編程、控製和（hé）監（jiān）控—甚至可以在平板電腦或智能手機上進行。恒溫恒濕試驗箱在個性化定製、適用領域的（de）標準，非常經濟和人性化。
參數規格
