塑封功率器件封装失效分析技术研究

功率器件是工业生产中一类重要的基础器件,其质量及可靠性水平深受广大学者关注。文章通过对功率器件封装形式、失效诱因及国内外专家学者对功率器件塑封封装失效的研究进展进行总结,希望能够为相关分析研究提供参照。     

LCCC封装器件热疲劳失效分析及结构优化研究

针对LCCC封装器件在温度循环载荷下焊点开裂的问题,首先分析其失效现象和机理,并建立有限元模型,进行失效应力仿真模拟。为降低焊点由封装材料CTE不匹配引起的热应力,提出了两种印制板应力释放方案,并分析研究单孔方案中不同孔径和阵列孔方案中不同孔数量对热疲劳寿命的影响。之后,为降低对PCB布局密度的影响,提出一种新型的叠层焊柱应力缓冲方案,进行了不同叠层板厚度和焊柱间距的敏感度分析。结果表明,更大的开孔面积、更小的叠层板厚度、更密的焊柱可有效降低焊点应力,提高焊点热疲劳寿命,使得LCCC封装器件焊点热疲劳可靠性得到有效提高。     

多芯片叠层封装中的芯片应力分析及结构优化

针对典型的四层芯片叠层封装产品,采用正交试验设计与有限元分析相结合的方法研究了芯片、粘合剂、顶层芯片钝化层和密封剂等十个封装组件的厚度变化对芯片上最大热应力的影响,并利用找到的主要影响因子对封装结构进行优化.结果表明,该封装产品可以在更低的封装高度下实现,并具有更低的芯片热应力水平及更小的封装体翘曲,这有助于提高多芯片叠层封装产品的可靠性.     

硅基梳齿式MEMS器件及封装的失效调查

对典型硅基梳齿式MEMS器件进行失效调查和分析,验证其主要失效模式,分析其失效机理.利用电子扫描显微镜(SEM),X射线透视系统、扫描声学显微镜(SAM),X射线能谱成份分析(EDX)、金相切片分析、封装气体分析及电性能测试等分析技术,发现在工艺制造中的机械失效是造成此类器件失效的主要原因.另外,此类器件的封装失效主要表现为气密性失效和装配工艺失效.     

特种电真空器件在环境应力下的失效分析

介绍了特种电真空器件在振动应力下所引发的故障模式，分析了可能导致故障的原因，并对产品设计中如何提高耐环境应力问题提出了相关的方法和建议。     

VLSI塑料封装失效分析与控制方法研究

塑封VLSI由于其固有的弱点,在应用过程中封装失效成为其重要的失效模式之一。通过大量的塑封VLSI失效分析实践,针对VLSI塑料封装失效,进行了快速定位技术的研究,总结出一套简化的失效分析程序。同时从引起塑封VLSI封装失效的根本原因入手,探讨了避免塑封VLSI封装失效的控制方法。     

表面贴装声表器件封装失效及其分析

随着声表面波器件日益广泛的应用,声表面波器件的封装尺寸越来越小,封装的难度越来越大,封装过程可能带来的失效问题也越来越多。文章简单介绍了声表面波器件封装形式的变化,论述了表面贴装声表面波器件的封装工艺过程和失效分析的基本概念,并对表面贴装声表面波器件的封装工艺过程中几种主要的失效模式展开分析,促使我们在表面贴装声表面波器件的封装工艺过程加强工序过程的控制,从而提高表面贴装声表面波器件的可靠性,更好地满足顾客的需要。     

金属陶瓷封装器件安装中典型失效及注意事项

文章对金属陶瓷封装器件安装使用中与封装有关的三种典型失效模式进行了分析。安装使用中过多的热积累导致壳体引脚脱落;安装区域线胀系数差异过大造成的额外应力,导致壳体引脚拉断;安装位置不平整或受挤压,致使壳体内部芯片、陶瓷电路片开裂。并且根据这三种失效机理提出了金属陶瓷封装器件安装使用中的相关注意事项,对提高金属陶瓷封装器件的使用可靠性具有一定的参考价值。     

功率器件管壳的热应力分析

当微电子器件封装中的热应力足够大时 ,常常会导致封装开裂甚至失效 .热应力主要是在制造过程中由于环境温度变化和封装材料热失配而产生的 .因此 ,对封装设计进行热应力估算和可靠性研究是必不可少的 .采用 ABAQUS有限元计算软件 ,对某型混合集成电路的铜基金属功率外壳 ,建立了功率器件封装的三维计算模型 ,进行了应力和变形分析计算 .计算结果为提高封装结构的可靠性和优化封装设计提出了理论依据     

QFN封装分层失效与湿-热仿真分析

采用湿度敏感度评价试验及湿-热仿真方法,分析了温湿度对于QFN封装分层失效的影响.通过C-SAM和SEM等观察发现,QFN存在多种分层形式,分层大多发生在封装内部材料的界面上,包括封装塑封材料和芯片之间的界面、塑封材料和框架之间的界面等.此外,在封装断面研磨的SEM图像上发现芯片粘结剂内部有空洞出现.利用有限元数值模拟的方法,对QFN封装的内部湿气扩散、回流过程中的热应力分布等进行了模拟,分析QFN分层失效的形成原因.结果表明,由于塑封器件材料、芯片、框架间CTE失配,器件在高温状态湿气扩散形成高气压条件下易产生分层.最后提出了改善QFN分层失效的措施.     

芯片叠层封装的失效分析和热应力模拟

通过高温高湿加速实验对双芯片叠层封装器件的失效进行了研究,观察到存在塑封料与上层芯片、BT基板与塑封料或贴片胶的界面分层和下层芯片裂纹等失效模式．结合有限元分析对器件内热应力分布进行了计算模拟,分析了芯片裂纹的失效机理,并从材料性能和器件结构角度讨论了改善叠层封装器件可靠性的方法．     

叠层CSP封装工艺仿真中的有限元应力分析

叠层CSP封装已日益成为实现高密度、三维封装的重要方法。在叠层CSP封装工艺中,封装体将承受多次热载荷。因此,如果封装材料之间的热错配过大,在芯片封装完成之前,热应力就会引起芯片开裂和分层。详细地研究了一种典型四层芯片叠层CSP封装产品的封装工艺流程对芯片开裂和分层问题的影响。采用有限元的方法分别分析了含有高温过程的主要封装工艺中产生的热应力对芯片开裂和分层问题的影响,这些封装工艺主要包括第一层芯片粘和剂固化、第二、三、四层芯片粘和剂固化和后成模固化。在模拟计算中发现:(1)比较三步工艺固化工艺对叠层CSP封装可靠性的影响,第二步固化工艺是最可能发生失效危险的;(2)经过第一、二步固化工艺,封装体中发现了明显的应力分布特点,而在第三步固化工艺中则不明显。     

功率载荷下叠层芯片封装的热应力分析和优化

应用有限元分析软件ANSYS,模拟功率载荷下叠层芯片封装中芯片温度和应力分布情况,得出芯片的温度、应力与材料厚度、热膨胀系数之间的关系,根据分析,对模型进行了优化.优化后的模型最高温度下降了3.613 K,最大应力下降了33.4%,最大剪应力下降了45.9%.     

一款系统级封装产品设计及失效分析

文中以一款两颗芯片、一颗压力传感器及一颗谐振器的集成封装为例,研究了堆栈芯片、PCB与引线框架粘结、长线弧键合、异质材料粘合等封装中的常见问题的解决方法,提出了优化设计方案。使用DOE试验找出各个工序的最佳参数,设计工艺流程,并使用生产设备制造出样品,验证了封装设计的可制造性及设计可靠性。对样品进行失效分析,找出设计中存在的不足,提出解决方案。     

光电耦合器封装及相关失效机理

与一般的半导体器件相比,光电耦合器的工作原理、结构和封装设计独具特色。光耦的失效机理除与单独的LED、三极管相同外,还有它独有的失效机理。在简单介绍光耦的工作原理与封装结构的基础上,重点分析了几种与光耦封装有关的失效机理:导光胶或反射胶工艺控制不佳导致胶开裂、起皮;光耦内部材料间热膨胀系数不匹配,内部电连接开路;内部沾污产生腐蚀;塑料和内部有机胶吸潮发生"爆米花效应";外部电路异常导致光耦失效。并针对各种失效机理提出了改进措施。     

某气密封毫米波收发组件的故障统计与分析

毫米波组件作为毫米波电子系统的重要组成部分,其可靠性和故障率在很大程度上决定了整个毫米波系统的工作状态。目前,关于毫米波组件在批量使用过程中的可靠性情况和故障数据还鲜有研究。收集了某批量生产的毫米波收发组件在交付和使用中所出现的故障,并对故障进行了统计和分析,最后根据统计结果给出了技术和管理方面的改进建议。