塑封電子元器件防潮性研究

1、塑封電子元器件防潮性研究摘要：介紹了一種利用利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在tqfp塑封器件外表沉積sinx薄膜，以進(jìn)步防水性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了方法的有效性。關(guān)鍵詞：電子封裝;防潮;塑封;元器件1引言伴隨著集成電路工藝的迅猛開(kāi)展，集成電路封裝工藝朝著高密度、小體積、重量輕、低本錢(qián)、高可靠性的方向開(kāi)展。電子封裝(eletrnipakages)屬于電子產(chǎn)品后段的工藝技術(shù),它的目的是給集成電路芯片一套組織構(gòu)架。塑料封裝同傳統(tǒng)的陶瓷等氣密性封裝形式相比，更能滿(mǎn)足低本錢(qián)、小體積、重量輕和高密度的要求。水汽對(duì)器件的影響早在封裝器件出現(xiàn)時(shí)就已出現(xiàn)。隨著電子集成技術(shù)的開(kāi)展，電子器件的尺寸越來(lái)越小，芯片上的線(xiàn)

2、寬越來(lái)越窄。對(duì)復(fù)雜電子系統(tǒng)的廣泛需要要求系統(tǒng)中關(guān)鍵電子集成電路具有更高的可靠性。這些集成電路應(yīng)該可以抵抗?jié)撛诘沫h(huán)境應(yīng)力，陰止遷移離子和水汽進(jìn)入電路，防止機(jī)械損傷等。由水汽導(dǎo)致的器件可靠性問(wèn)題主要有腐蝕、分層和開(kāi)裂。水汽的侵入會(huì)導(dǎo)致集成電路中金屬的氧化和腐蝕。金屬在潮濕環(huán)境中的氧化速率和類(lèi)型是導(dǎo)致電阻變化的一個(gè)主要機(jī)制。鋁線(xiàn)的電化學(xué)腐蝕是集成電路器件中一種非常嚴(yán)重的失效形式，它不但存在于塑料封裝中，在氣密性封裝中也時(shí)有發(fā)生閉。電化學(xué)腐蝕將導(dǎo)致鋁線(xiàn)開(kāi)路和枝晶的生長(zhǎng)。2研究現(xiàn)狀為了減少由水汽引起的可靠性問(wèn)題，各國(guó)的研究人員進(jìn)展了不懈的努力以降低器件中的水汽含量。目前常采用的方法一是改進(jìn)封裝材料的特性

3、，以降低材料的吸水性，進(jìn)步材料之間的粘結(jié)性，但其效果非常有限，另一種方法是在各種封裝形式上沉積水汽阻擋層，降低水汽的浸透率，這種方法通常適用于對(duì)可靠性有特殊要求的場(chǎng)合，如汽車(chē)電子等。3研究方法采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積pevd方法沉積霧劑薄膜作為塑封封裝中的水汽和離子阻擋層。測(cè)試樣品為在lauffer的lhs28型遞模注塑機(jī)上封裝好的64腳tqfp，尺寸10 x10，厚度為14。使用的封裝料是suit公司消費(fèi)的ee6600環(huán)氧樹(shù)脂。樣品分為光面和毛面兩種，每個(gè)樣品中都在芯片襯墊上用銀漿粘貼了3x3的硅片。銀漿的熱處理溫度為150度，時(shí)間為30in。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)利用增重法測(cè)定ttqfp器件在3

4、0/80%rh、600/60%rh、85/60%rh和85/80%rh四種溫濕環(huán)境中的吸水曲線(xiàn)，如圖1所示。從圖中可以看出溫度和濕度條件對(duì)器件吸水性能的影響都很大。在同樣的濕度條件下，溫度從30進(jìn)步到85(80%rh)，或著從60進(jìn)步到85(60%rh)，器件吸水含量到達(dá)平衡的時(shí)間都大大縮短了，并且平衡時(shí)器件中水汽的含量也都有了很大的進(jìn)步。溫度條件一樣時(shí)(85)，當(dāng)濕度條件從60%rh增加到80%rh，器件吸水速率無(wú)明顯變化，而平衡時(shí)水汽的含量卻進(jìn)步了。該實(shí)驗(yàn)還利用傳感器法測(cè)定了在同一濕度條件下(85%rh)，溫度對(duì)tqfp器件中吸水速率的影響。由于傳感器的電容值與器件的吸水量存在線(xiàn)性關(guān)系，因

5、此該曲線(xiàn)也就反映了器件的吸水量隨時(shí)間的變化關(guān)系?？梢钥闯鲈谕瑯拥臐穸葪l件下，隨著溫度的升高，器件的吸水量到達(dá)平衡的時(shí)間大大縮短了，平衡時(shí)器件的吸水量也有了很大的進(jìn)步，這與增重法得到的結(jié)果相一致。由擴(kuò)散原理可知，水汽在塑封料中的擴(kuò)散應(yīng)遵循fik擴(kuò)散方程。一維fik擴(kuò)散方程的一級(jí)近似解可表示為指數(shù)函數(shù)，=pl一p2*exp(p3*t)。公式中的代表了傳感器的電容值;t代表了器件在環(huán)境中放置的時(shí)間，pl是吸水到達(dá)平衡時(shí)所對(duì)應(yīng)的飽和電容值;p2是平衡時(shí)的電容值與擴(kuò)散開(kāi)始時(shí)電容值的差值，p3是曲線(xiàn)的曲率，正比于擴(kuò)散系數(shù)，對(duì)于用同一種濕度傳感器測(cè)量所得到的曲線(xiàn)，p3可用于比較水汽擴(kuò)散的速率。由此可得在85

6、/85%rh和65/85%rh條件下的擬合曲線(xiàn)，并且由擬合曲線(xiàn)可以得到p1，p2以及p3的值。從而我們可以知道器件的擴(kuò)散系數(shù)是與溫度有關(guān)的參數(shù)，我們用公式p3=p0*exp(一e/kt)來(lái)擬合p3與溫度的關(guān)系。公式中的e為擴(kuò)散過(guò)程的激活能，k為玻爾茲曼常數(shù)。由此可以看出，inp3與l/kt成一直線(xiàn)關(guān)系，說(shuō)明我們使用的擬合公式可以真實(shí)地反映器件中水汽的擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系，具有一定的正確性。通過(guò)直線(xiàn)的斜率，我們得到了擴(kuò)散過(guò)程的激活能為753708e-20j(047106ev)為了進(jìn)步tqfp器件的防潮性能，減少器件中的水汽含量和分層開(kāi)裂失效的紀(jì)律，我們采用了在塑封器件外表沉積無(wú)機(jī)薄膜的方法來(lái)降低水汽的透過(guò)