微电子器件塑封损伤机理探析

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1、微电子器件塑封损伤机理探析【摘要】随着经济社会的发展和科学技术水平的不断提升，我国微电子信息技术发生了突飞猛进的进展，塑封微电子器件不仅在微电子领域发挥着重要作用，同时也应用于人们的口常生活和生产中，它通过对微电了器件塑封损伤机理进行解析，对于提升微屯子器件的塑封质量、促进微电子的生产和发展等都具冇积极的作用和意义。木文对微电子器件蜩封损伤机理进行研究和分析，并为提高蜩封器件的可靠性提供了借鉴。【关键词】微电子器件；塑封损伤；机理探析一、引言对于塑封器件，由于整机对每一个元件的配合和可靠性要求都很高，晶体管和集成电路都采用气密性好的金属或塑料封装，必要时也可以

2、采用成本相对较高的陶瓷装配。随着微电子信息技术的不断发展，使用范围逐步扩大，在上世纪60年代中期产生了塑料塑封器件，当时的塑封器件采用简单塑料，消毒工作和固化加工体系还未成型，处于使用初期，随着科学技术的发展，20世纪90年代产生了以金属、陶瓷为主的蜩封器件，然而在当吋的经济体系屮占用了太多效应支出。知道21世纪初，低成本塑封器件才形成并逐步推广，一个塑封器件的成本仅为普通金屈、陶瓷为主的器件的1/3〜1/10.为了尽量降低塑封器件的造价，越來越多的使用者不断研发和引入新材料以代替Z前的金屈和陶瓷。截止21世纪,塑封器件的市场占冇率从20%上升到90%以上，塑

3、封DIP和小型塑封电路产值达到4080亿美元，而金属和陶瓷DIP仅有98.8亿美元。塑封器件在发展初期和中期（19世纪60〜80年代）由于技术的相对不足和更新速度慢而经常出现器件的失效，可靠性水平显著降低，且只用于简单的H常生活和轻工业，在大型生产领域和军事领域都严禁使用塑封器件。到了塑封器件的近代发展时期，出现了高纯度高灵敏度的塑封器件，塑封材料低应力，材料屮芯片高质量钝化，芯片与内附涂料相互粘结，引线键合，加工筛选口动模制新材料，器件在工艺和技术上都有了很大水平的进展和提高，且具冇广阔的发展前景。塑封材料的可靠性明显增强，与金屈和陶瓷塑封器件相对等,由于第

4、二次世界大战结束不久和世界范围内“一超多强”的经济和政治格局，美国军标的修订直接影响了世界军事体系的制度规范，塑封器件逐渐进入军事领域，其电了设备在军事化武器的发展中得到了广泛的应用。1992年，美国国防部和军事执行部执行了一项后勤装备实验研究计划，计划体系中将塑封器件用于军事装备中，其主要任务是通过相关武器的加速试验来分析其可靠性在战争屮的作用，美国空军罗姆实验室、陆军导弹指挥部、海军水域作战中心、塑封元件供应中心等参加实验研究，据统计获得的现场失效率如下表：表1塑封器件现场失效率统计/fit器件类型应用环境地面民用飞机汽车线性IC35.432数字SSVMS

5、I11011微处理器、存储器3.21314在欧洲一些军事相对发达的国家屮，冇人将经过改进的可靠性较高塑封器件与传统的金屈和陶瓷塑封器件进行对比实验，结杲发现后來研制的塑封器件比金属、陶瓷的可靠性要高很多，后来研制的塑封器件在・65°C〜120°C范围中可以进行1000次可持续循环，而同样的条件在陶瓷塑封器件屮可以在・45°C〜120°C范围内变动，塑封器件的失效率为45fit,陶瓷封装的失效率为390fito与此同时，徳克萨斯州塑封仪器公司报道，在20世纪90年代初期，塑封微电了器件的失效率为0.3〜3.0/小时，这个失效率与封装原始智能气密层相同。在二战时期

6、，前苏联的一些微电子研究所也对塑封器件进行了研究，如乌克兰科学院对集封器件的承受温度和正常寿命进行了贮存实验分析，实验表明，在100°C〜125°C的高温条件下，寿命试验可以累计4392943器件小时，当参数恒定时，最高可达9892834器件小时，是对当时电子研究领域的一个新的突破，其原理和技术一直沿用至今。塔什干研究所对塑封器件进行了高压破冲实验，在高温高压条件下对器件材料进行蒸煮，同时结合温湿计、真空装置等配合测量，该实验检测在温度循环・65°C〜155°C吋器件的冲击和变频加速度、盐雾环境影响等，其中，热冲击实验样品800只，实验结果失效样品8只，占总数

7、的1%；盐雾实验实验样品800只，失效样品为0；焊接实验，实验样品800只，失效样品6只;变频实验，实验样品800只，失效样品为0•从上述实验可以看岀，在实际军事化领域中塑封器件的失效率非常低，不会对其军事应用产生太大影响，可以满足整机使用也可以对零件进行加工或布置。二、塑封损伤机理及塑封器件可行性分析1•塑封材料对器件可靠性的影响塑封器件是1962年开始出现，并在不断地发展过程中得到推广，然而起初的塑封材料可靠性低、灵敏度差，且受环境因索影响较犬，状态不易控制，在塑封器件发展的近40年来，人们-•直在研发新材料为加强嫂封器件的可靠性，主要依据其材料的物理化学

8、性能和光电性能，通过信息采集，比较分析