在封装过程中,金线偏移是较为常见的失效类型。对于 IC 元器件而言,金线偏移量过大可能致使相邻金线相互接触,进而引发短路故障;极端情况下,金线甚至会被冲断,造成断路,使元器件出现缺陷。引发金线偏移的原因复杂多样,具体如下:
树脂流动拖曳力:在填充阶段,若树脂黏性过高、流速过快,产生的拖曳力会作用于金线,导致其偏移量增大,这是金线偏移失效的常见诱因 。
导线架变形:上下模穴中树脂流动波前失衡,会在模流间形成压力差。导线架受此压力差产生弯矩发生变形,由于金线连接于导线架的芯片焊垫与内引脚,导线架变形便会引发金线偏移。
气泡移动影响:填充过程中,空气进入模穴形成小气泡,气泡在模穴内移动时碰撞金线,也会造成金线一定程度的偏移。
保压异常:过保压会使模穴内压力过高,导致偏移的金线无法弹性恢复;迟滞保压则会引起温度上升,对于添加催化剂后反应活跃的树脂,高温使其黏性进一步增加,同样阻碍金线恢复原状。
填充物碰撞:封装材料中添加的填充物,若颗粒尺寸较大(如 2.5 - 250μm),在封装过程中与精细的金线(如 25μm)碰撞,也可能致使金线偏移 。
此外,随着多引脚集成电路的发展,封装内金线数量与引脚数目不断增加,金线密度随之提升,这也使得金线偏移现象更为显著。为有效减少金线偏移,防范短路或断路问题,封装工程师需审慎选择封装材料,精准调控工艺参数,降低模穴内金线所受应力,避免出现过大的偏移量。
IC 裸芯片的制造原料通常为单晶硅,这种材料虽具备高强度,却因脆性大的特性,在遭受外力作用或表面存在瑕疵时,极容易出现破裂情况。在晶圆减薄、晶圆切割、芯片贴装和引线键合等一系列需要施加应力的工艺操作过程中,芯片开裂的风险大幅增加,这一问题已成为致使 IC 封装失效的重要因素之一。若芯片裂纹未蔓延至引线区域,通过常规手段很难发现;更有部分存在裂纹的芯片,在常规工艺检查与电学性能检测时,其性能表现与正常芯片并无明显差异,使得裂纹问题极易被忽略。然而,这些隐藏的裂纹会对封装后器件的稳定性与使用寿命造成严重威胁。由于常规电学性能测试无法有效识别芯片开裂,因此需要借助高低温热循环实验进行检测。该实验利用不同材料热膨胀系数的差异,在加热和冷却交替过程中,材料间产生的热应力会促使裂纹逐步扩展,直至芯片彻底破裂,最终在电学性能上呈现出异常状态。 \n 鉴于外部应力是引发芯片开裂的主因,一旦检测到芯片存在裂纹,就必须立即对芯片封装的工艺流程和参数进行优化,最大程度减少工艺环节对芯片产生的应力影响。例如,在晶圆减薄工序中,采用更为精细的加工方式,提高芯片表面的平整度,以此消除潜在应力;晶圆切割时,运用激光切割技术替代传统方法,降低切割过程对芯片表面造成的应力损伤;在引线键合环节,精准调控键合温度和压力参数,确保键合过程平稳安全。
开裂问题不仅存在于芯片内部,在不同材料的交界位置同样会出现,这种现象被称为界面开裂。在界面开裂的初始阶段,各部件之间的电气连接尚能维持正常,但随着使用时间的延长,热应力的持续作用以及电化学腐蚀的影响,会导致界面开裂程度不断加剧,最终破坏部件间的电气连通性,对集成电路的可靠性产生严重影响。封装过程中应力过大、封装材料受到污染等工艺缺陷,是引发界面开裂的主要根源。界面开裂可能出现在金线与焊盘的连接部位,造成电路断路故障;也可能发生在外部塑料封装体中,降低封装对芯片的防护性能,导致芯片受到污染。因此,必须采用专业的检测方法对潜在的界面开裂问题进行全面排查,并根据检测结果对工艺方案进行针对性调整 。
在倒装焊工艺里,通过焊球实现芯片与基板焊盘的电气连接,而在此过程中,基板开裂是较为常见的失效模式,在引线键合环节同样可能出现此类问题。基板一旦开裂,会严重干扰芯片正常的电学性能,引发断路、高阻抗等故障,影响集成电路的整体功能。
基板开裂的成因较为复杂,一方面,芯片或基板本身若存在材料缺陷、内部应力集中等问题,会降低其结构强度;另一方面,焊接过程中的工艺参数匹配不当也是关键因素。例如,键合力过大、基板温度控制不合理、超声功率设置不精准等,都会使基板承受额外应力,进而导致裂纹产生 。
文章归原作者所有,转载仅为分享和学习使用,不做任何商业用途!内容如有侵权,请联系本部删除!
