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    塑料封装器件塑料界面分层失效分析案例

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    C-SAN(声学扫描)、X-RAY分析应用(四)

    ——塑料封装器件塑料界面分层失效分析案例

    编写:李少平

    在塑料封装器件中,塑料与芯片、塑料与基板(功率器件的散热器、单片IC

    的芯片支架、多心芯片或BGA封装形式的PCB板等)之间的界面容易出现分层

    的现象。因为塑料与其他材料之间的界面属于粘合结构,界面的两种材料通过分

    子之间的作用力结合在一起,而不是两种材料互溶、互扩散、形成化合物的结构。

    塑料封装器件塑料与其他材料之间的界面出现分层现象,可引起器件性能下

    降、甚至失效。如:分层发生在塑料与芯片的界面,一方面,可引起芯片的键合

    引线由于机械拉伸,键合引线(包括内、外键合点)产生机械损伤而导致连接电

    阻增大或开路;另方面,可引起芯片表面钝化层损伤,导致芯片漏电增加、击穿

    电压下降、金属化条断裂等;再者,塑料与芯片界面的分层,导致水汽更容易进

    入到芯片表面,使芯片性能下降。

    塑料封装器件塑料与其他材料界面一旦发生分层现象,即使分层面积小,但

    已经分层的部位是分层面积扩大的源,在器件使用过程中,由于热变应力或机械[url] 链接[/url]可靠性.com

    应力的作用,分层不断扩展,随着分层面积的增大,最终导致器件失效。

    塑料与其他材料之间的界面分层的原因多种多样,如注件表面污染,注塑工

    艺条件不良,热变应力引起的剪切应力,机械应力,水汽侵入及热应力引起的爆

    米花效应。等等。

    下面以塑料封装三端稳压器塑料与散热器之间的界面分离的分析,说明C-

    SAN在界面分层分析中的应用。

    塑料封装功率器件材料界面分层分析案例

    失效过程:生产好的成品测试合格后入库,在正常环境下存放一个月后,重

    新测试,发现有10%左右的样品失,失效模式多为输出电压不在合格范围内。

    电分析证明失效样品输出电压不符合输出规定,输出电压或增大、或变小,

    不同样品输出电压不一样。

    经C-SAN(声学扫描)观察,发现:所有失效样品塑料与散热器之间的界

    面,塑料与芯片之间的界面存在分层现象,典型的界面分层图形见图1、图2。
    链接“width=”553″alt=””/>中国可靠性网可靠性、com

    A塑料与散热器之间界面C-B塑料与芯片之间界面C-

    SAN观察形貌SAN观察形貌

    图11#失效样品C-SAN观察

    链接“width=”553″alt=””/>

    A塑料与散热器之间界面C-B塑料与芯片之间界面C-SAN观察形貌SAN观察形貌

    图22#失效样品C-SAN观察

    图1、图2可见,塑料与散热器之间的界面已经大面积分层,塑料与芯片也

    存在局部的分层,而且塑料与芯片的分层均在芯片边缘处,与塑料、散热器的分

    层面连接在一起,因此,有理由相信,塑料与芯片的分层是塑料与散热器器的分

    层引起的。

    失效样品经过24h、100℃高温烘烤后,输出电压均恢复到产品的规定范围

    内,证明三端稳压器输出电压异常是由于芯片表面受到水汽侵蚀引起的。

    失效样品经开封后,芯片表面的观察分析可见,芯片有源区未见任何过电痕

    迹,也未见芯片表面明显的损伤,典型芯片形貌件图3。可排除过电引起的失效。[url] 链接[/url]

    链接“width=”553″alt=””/>

    图3芯片表面典型形貌(未见过电图4塑料与散热器界面在散热器侧

    和损伤)形貌形貌(表面存在焊剂)

    失效样品经机械方法开封,将芯片与散热器之间的界面分开,可观察到散热

    器面存在焊剂,见图4。焊剂的存在,影响了塑料与散热器之间界面的粘合。

    结论:散热器与塑料界面分层,引起芯片与塑料之间的界面分层,由于塑料

    界面分层,导致水汽侵蚀,水汽对芯片发生作用,引起芯片稳压功能失效。

    案例提示:

    ①塑料封装器件塑料与其他材料之间的界面容易发生分层;

    ②C-SAN(声学扫描)是塑料封装器件塑料与其他材料界面分层分析的

    有效分析手段。

    ③塑料封装器件的采购认可,批次检验认可(或鉴定)应考虑采用C-SAN

    观察分析塑料界面是否存在分层。

    Lv.1
    好东西 以后多发点
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    Lv.1
    顶!!!!!!!!
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    Lv.4
    貌似在哪看过:lol,是主页上的吧
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    Lv.1
    C-SAN(声学扫描)、X-RAY分析应用是很基本的失效分析工具了。
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