塑料封裝吸潮引起的可靠性問題(修改)

1、TO系列封裝器件圖片SIP、DIP系列封裝圖片圓柱形、SOT系列封裝器件SOJ、SOP封裝系列器件FQFP封裝系列器件4.4塑料封裝吸潮引起的可靠性問題4.4.1塑料封裝吸潮問題的普遍性及危害1、塑料封裝的優(yōu)點： 適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、工藝簡單、生產(chǎn)成本低。2、塑料封裝的缺點：（1）普遍存在較高的吸濕性；由于塑封器件吸潮，會使器件的壽命降低。（2）由于采用非氣密性封裝會受到生產(chǎn)環(huán)境的污染物鈉離子（Na+）、塑封料殘存的氯離子（Cl-）雜質(zhì)的影響，易造成器件的電參數(shù)發(fā)生不良變化，最終會導(dǎo)致器件開路而失效。4.4.2塑料封裝吸潮引起的開裂現(xiàn)象1、對于PDIP、PGA有引腳的塑料封裝器件 焊接時使用

2、波峰焊，高溫Pb-Sn（鉛錫）只與器件的引腳接觸，雖然熱量通過引腳可傳到塑料殼體，但因焊接時間很短（幾秒鐘），焊接溫度一般為183度度190度度，傳到殼體的熱量不致使塑料溫度升高許多，而殼體的中、上部溫升更低。因此，稍熱的水汽產(chǎn)生的壓力對這類封裝本以較厚的殼體不會造成任何破壞性的后果。波峰焊機器圖片2、對于表面安裝器件（SMD） SMD器件目前采用的焊接技術(shù)是再回流焊，所有的SMD整體都要經(jīng)歷215240C的高溫過程。若此時塑料殼體充滿濕汽，焊接時，水汽就會急劇膨脹，聚集形成較大的水汽壓，從而可能出現(xiàn)塑料開裂現(xiàn)象。 再流焊機圖片注意：斷裂既可以出現(xiàn)在塑封體膨脹時候，也可能注意：斷裂既可以出現(xiàn)在

3、塑封體膨脹時候，也可能出現(xiàn)在塑封體后來冷卻收縮至正常尺寸的時候。出現(xiàn)在塑封體后來冷卻收縮至正常尺寸的時候。 塑封器件開裂圖片（1）塑封器件開裂圖片（2）4.4.3塑料封裝吸潮開裂的機理1、開裂機理描述 塑封開裂過程分為水汽吸收聚蓄期水汽吸收聚蓄期、水汽蒸發(fā)膨脹期水汽蒸發(fā)膨脹期和開裂萌生擴張期開裂萌生擴張期三個階段。（1）塑封器件在使用前都處于存儲期，這期間要吸收一定量的水汽。封裝中水汽的飽和程度取決于存儲的環(huán)境濕度、溫度、時間及塑料的水汽平衡“溶解度”等，此時的塑封器件處于相對應(yīng)力平衡度，不會發(fā)生任何開裂現(xiàn)象。（2）塑封器件使用時，當器件處于焊接預(yù)熱直至高溫時（215240C），水汽受熱蒸發(fā)，

4、蒸汽壓逐步上升，使塑料受力而膨脹。當其超過塑料與引線框架或塑料與芯片粘接劑的粘接強度時，就會發(fā)生塑料與二者間的分層和空隙，蒸汽繼續(xù)由空隙向外擴張，從而在封裝的較薄的一面形成一個特有的壓力圓頂。（3）當蒸汽壓力繼續(xù)增加時，在應(yīng)力集中的最薄弱處就萌生裂紋，在蒸汽壓的作用下，會使裂紋擴張直至邊界面。此時，水蒸汽從裂紋中不斷溢出，壓力圓頂塌陷，完成了塑封器件的開裂過程。2、引起開裂的原因（1）塑封器件熱膨脹系數(shù) 主要原因：引線框架、芯片、和塑封料的熱膨脹系數(shù)不同引起的。（2）焊接溫度、引線框架的設(shè)計和表面情況、塑料強度、芯片大小及塑料的厚度芯片大小及塑料的厚度（最為（最為關(guān)鍵）關(guān)鍵）等。 總之，水汽是

5、引起塑封器件開裂的外部原因，而塑封器件結(jié)構(gòu)所形成的熱失配才是引起塑封器件開裂的根本性內(nèi)在原因。框架圖片3、封裝的水汽吸收與濕度密切相關(guān)（1）封裝的水汽吸收與環(huán)境相對濕度密切相關(guān) 圖420（2）封裝存儲期吸收的水汽也與存儲環(huán)境的濕度有關(guān) 圖2214.4.4塑料封裝吸潮開裂的對策1、從封裝結(jié)構(gòu)的改進上增強抗開裂的能力、從封裝結(jié)構(gòu)的改進上增強抗開裂的能力（1）增加芯片四周和底部塑封料的厚度，可防止開裂。（2）增加引腳上芯片鍵合區(qū)的表面粗糙度來提高與塑封料的結(jié)合力，盡可能減少開裂。2、對塑封器件進行適宜的烘烤是防止開裂的有效措施、對塑封器件進行適宜的烘烤是防止開裂的有效措施（1）高溫烘烤法）高溫烘烤法條件：溫度為125度，相對濕度50，時間為24h不適合塑料管式包裝或編帶包裝的塑封器件。優(yōu)點：花費時間短；缺點：不能反復(fù)烘烤，最多為兩次。因為經(jīng)高溫烘烤后，引腳金屬間的化合物會增厚，影響引腳的可焊性。（2）低溫烘烤法）低溫烘烤法條件：溫度為4045度，烘箱內(nèi)相對濕度5，時間為196h（8天）適合塑料管式包裝或編帶包裝的塑封器件。優(yōu)點：可以承受多次低溫烘烤周期，安全可靠，不會使引腳金屬間化合物增加，也不會影響可焊性；缺點：占用時間多3、合適的包裝和良好的儲存條件使控制塑封器件吸潮的必要手