封装可靠性-02

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1、封装的可靠性问题封装造成器件失效的原因：由于气密性差，水及周围各种污染物渗透到管芯，令芯片及电极系统发生各种物理化学反应，而造成器件不稳定和失效。如某些研究表明：管壳气密密封结构的缺陷，致使水汽在长时间微漏中浸入，造成电路失效，是主要失效因素。引起引线开路和铝线腐蚀断开。另外，在封装壳内采用有机硅树脂等作为内涂料，成为“实封”；而不用内涂料的称为“空封”(可充保护气体)。实封存在问题：涂料与管芯引线的热膨胀系数不同，多次温度变化后，会拉断引线，造成开路而导致器件失效。因此，高可靠性器件封装均采用气密性空封。塑料封装

2、的可靠性问题封装优点：工艺简单、成本低、节省大量贵重金属、适合大量生产、产品质量容易满足整机的需要等。据报道，现在生成的半导体器件中90%是采用塑料封装可靠性要求：1.树脂渗透性小：水份渗透过程中，水、钠离子、氯离子或具有极性基的有机物沾污会引起金属引线部分断裂，或增加器件表面漏电2.塑料中的离子浓度小。3.热稳定性好4.加工性能好，尺寸稳定，成型后有较好的机械强度。塑料封装的可靠性问题常用的封装材料：聚酯、聚氨酯、环氧化物、有机硅树脂(硅酮树脂)和热固性塑料(聚酰亚胺、聚苯二甲酸二丙烯脂)。目前，主要有环氧化物和

3、硅酮树脂两大类。环氧树脂－优点：抗潮性能好。粘结强度、机械强度、绝缘性能、抗化学药品等性能均优良，并有固化收缩率小，容易固化等特点。缺点：耐热性能稍差，以1500C为限，目前使用最普遍地塑封材料硅酮树脂－优点：耐热性能好(175－2000C)，绝缘性能优越。缺点：抗潮性能差；粘结力、机械强度和抗化学药品的性能不如环氧化物。硅酮树脂适用于功率器件的封装。改性环氧树脂－优点：进一步改善环氧树脂的性能，具有高强度的粘结性和优良的电绝缘性能，抗潮性能好。塑料封装的可靠性问题主要失效模式：分为短期失效模式和长期失效模式短期失

4、效模式：压焊系统出现断线。原因－硅片、压焊引线、引线框和塑料等的热膨胀系数、弹性系数不同，温度变化时产生内应力，当内引线承受不住应力，出现断线现象长期失效模式：金属化系统和铝电极出现腐蚀而断裂原因－水份和离子的污染，来源有：塑料本身水份的渗入；水份从塑料和引线交界处渗入；塑料析出的微量杂质、管芯加工工艺中引入的杂质以及环境气氛引入的杂质离子塑料封装的可靠性问题金属化的腐蚀封装树脂的吸潮性树脂吸潮有两种机制－快速吸潮，潮气借助于氢键穿过有机环氧基体迁移；慢速吸潮，潮气通过二氧化硅填料基体迁移，硅酮环氧树脂吸潮。水份渗

5、透的速率与温度有关；潮气容易从树脂与金属结合处浸入。封装树脂的杂质塑封材料中含有卤化物、碱金属、碱金属的化合物以及酚醛类杂质等。如果固化剂中残存有未反应完的高分子合成树脂，不仅塑料材料的热性能下降，而且易于发生水解生成有害的Cl－、(OH)-、Na-等离子(引起漏电流增大)高温下(2000C)，聚合物交链会发生断裂，通过缩和作用生成水，与Cl-生成盐酸，腐蚀金属。塑料封装的可靠性问题对器件性能的影响形成电荷树脂中存在的杂质离子，在一定的温度、湿度、偏压作用下，正、负离子分离，产生极化现象。在半导体表面感应电荷，导致

6、器件异常开关。粘接处出现裂纹由于热膨胀系数不同，塑封材料与金属框架、芯片与金属框架之间的粘接处出现裂纹，器件热特性下降，热阻增大。辐射效应塑封材料中存在微量的铀和钍，辐射出的Alfa粒子会产生软误差。塑料封装的可靠性问题改进方法1.提高塑封材料的纯度2.提高树脂与金属框架的粘结性3.降低塑封材料的热膨胀系数4.芯片表面进行钝化5.键合工艺采用金丝球焊金属封装的可靠性问题金属管壳的气密性好，热传导性能好，可屏蔽电磁波，可靠性高。金属冷压焊的密封性问题大功率器件的金属管壳采用金属冷压焊，利用被焊件的变形形成牢固的连接，

7、但要求严格：金属表面干净，如有沾污，容易引起漏气；焊接时的应力适当。环形封焊中的可靠性问题要求接触焊接面平整、光滑、干净，否则会引起漏气等问题。封焊时出现打火，会引起多余金属进入管腔内。G型管壳引线管的接触问题密封引线管上的挤压点常出现因挤压不牢或金属沾污出现电阻增大的现象。现代封装引起的可靠性问题现代封装引起的可靠性问题