IC芯片等產品高溫測試失效原因分析
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發（fā）布日期： 2020.06.10
一（yī）、問題描述
因有一款產品在COB功能（néng）檢測完全正常，但在後工序生產中有部份產品在高溫時出現功能不良，當溫度降低後又恢（huī）複功能（néng）的不穩定現象（xiàng）。另外，根據客戶提（tí）供的資料，該批產品所（suǒ）使用的IC表（biǎo）麵可能有“傷痕”。
二、原因分析
該產品的（de）高（gāo）溫失效問題，與COB各材料都有著（zhe）密切的關係: PCB、IC、邦定線、黑膠。但主要的原因是在IC質量有缺陷的前提下，由於黑膠、邦定線、PCB各部分的熱膨脹係數(CTE)，在高溫條件下，黑膠（jiāo）可能拉動邦定線（xiàn），導致接（jiē）觸不良（liáng）使得IC功能喪失。在（zài）低溫條件下則不會發生（shēng）上述問題。材料的CTE是電子產品產生內應力的重要原因之一，當（dāng）各種材料的CTE不一致時，在高溫的條件下，由於材料受熱之後膨脹的程度不同，就可能出現功能失效、短路斷路等問題。各種材料的CTE的影響因素如下:
1、PCB的因素
PCB的（de）類型(Fr-4、 CEM1、CEM3)、PCB的厚度(薄板、厚板)不同都會對黑膠產品產生影響。Fr-4 本身的CTE比CEM-1和（hé）CEM-3要低得多，如果黑膠（jiāo）CTE過大，在Fr-4 板上體現得越明顯。另外，板材越厚，CTE越低，板材越薄，CTE越高（gāo）。
2、邦定（dìng）線的因素
邦定線的長度、大小與其能承受的拉力成反比，如（rú）果（guǒ）邦定線很長，即使很微小熱膨脹導致的應力都可以將其拉（lā）斷，反之亦然。另外IC線（xiàn）數（shù）過密，封膠時黑膠（jiāo）不能完全填充內部的孔隙就（jiù）已經固化，這樣產品經過受（shòu）熱或冷卻，黑膠CTE會明（míng）顯增大。
3、黑膠本身的因素
這個是（shì）重要的因（yīn）素，不同的黑膠產品所使（shǐ）用的填（tián）料(碳酸鈣、氧化矽、氧化鋁等)及用量(40~100份)都不盡相同，使用不同（tóng）的填（tián）料生產（chǎn）出來，黑膠產品的CTE差別很大。而填料的用量越大的話（huà），CTE就會越低。對於CTE要求較嚴的產品應該采用高填料填（tián）充（chōng）量的黑膠產品（pǐn）。
4、IC的因素
芯片的大小（xiǎo）高度等對黑膠的影響不是（shì）很大，但過大或者過高的IC會（huì）影響黑膠的觸變性，而且封膠麵積越大，導致應力產生的可能性就越大。另外，IC的質量（liàng）也（yě）關係到高溫功能測試能否正常的重要因素（sù）。該產品的高溫測試是在60℃下進行測試的，在該條件下，各種材料的膨脹程度並不大，黑膠在Tg以下的CTE為（wéi）45ppm/℃，不足以拉斷邦定線導致功能喪失。黑（hēi）膠在120~130℃的條件下固化60分鍾，Tg
可以達到130℃左右。根據聚合物（wù）時溫等效原理，在溫度不（bú）變的情況（kuàng）下，延長固（gù）化時間與在固（gù）化時間不變的情況下，提（tí）高固化溫度，都可以提高產品Tg。固（gù）化時間（jiān）、固化（huà）溫度對Tg的影響如下（xià）:
高Tg的（de）產品勢必有較高的CTE,對於CTE要求較嚴的產品則必須在不影響產（chǎn）品質量的（de）前（qián）提（tí）下可以采用（yòng）以下方法來降低（dī）材（cái）料膨脹程度（dù）:.
1、在中（zhōng）溫條（tiáo）件下(120℃左右)固化。
2、采（cǎi）用分別升溫的方法，先在80~90℃下固（gù）化20分鍾左右，在提升到高溫。
3、采（cǎi）用填充量較高的黑膠產品。.
三、建議（yì）方案（àn）
根據客戶的實際情況和需求（qiú），采用填料填充量為70 phr的高填充量黑膠，為了降低熱膨脹程度（dù），建議客戶采用在以下條件進行固化:常溫（wēn）升（shēng）溫至80℃，恒溫20分鍾，升溫至120℃，恒溫（wēn）60分鍾，再（zài）降溫到80℃，保（bǎo）持10分鍾，此時（shí）可以打開高溫老化試驗箱取出。(該固化條件隻適用於（yú）該產品，其它產品建議采用原固化條件或根據產品特性而定)
