國內（nèi）塑封半導體（tǐ）集成電（diàn）路鑒定檢驗主要依據（jù）GJB7400-2011《合格製造廠認（rèn）證用半導體集成電路通用規範》進行。標準包括了器件應滿足的質量和可靠性保證要求，並規定了相應的產品質量保證等（děng）級（V級、Q級、T級、N級）。

    GJB7400-2011中4.4條鑒定檢驗規定，應按附錄B中B.2.4.2和B.2.4.3的規（guī）定進（jìn）行（但（dàn）附錄B中並沒有B.2.4.2和（hé）B.2.4.3），器件並應至少滿（mǎn）足本規（guī）範A、B、C、D和E組（適用時）的試驗要求。但目前國內大多數單位在按照標準中的D4分組進行檢驗時（表1所示），預處理條件（表貼塑封器件）及熱衝擊、溫度循環試（shì）驗樣品疊（dié）加及降低強加速穩態（tài）濕熱條件等問題日益突（tū）出。

    1、表貼塑封器件的預處理

    表麵貼裝（zhuāng）塑封器件屬（shǔ）於非氣（qì）密封器（qì）件，外部環境中的潮氣易滲透進封裝內部，組裝過程（chéng）中的焊（hàn）接高溫將導致（zhì）器件內部界麵（miàn）產生分（fèn）層，甚至爆炸開裂。所以，表貼塑封器件比通孔安（ān）裝的塑封器件更容易發生失效（xiào），進行預處理十分必要。但預處理的試驗條件（jiàn）卻沒有對應的國軍標，也沒有國標或是行標，隻是簡單的一句話“按器件詳細規範的規定”。導致（zhì）一（yī）些單位在（zài）進行（háng）預處理時往往隻按GJB548B-2005方法1008進行穩定（dìng）性烘焙。
    查閱NASA在2003年（nián）發布的（de）頒布（bù）PEM-INST-001《塑封微電（diàn）路選用、篩選和鑒定指南》可知，塑封集成電路預（yù）處理試驗時（shí）按照JESD22-A113-F《可靠性測試前非密封表麵貼（tiē）裝器件預處理》進（jìn）行，該（gāi）標準（zhǔn）采用了溫度循環、穩定烘焙及回流焊三種組合方式進行（háng）預處理。
    a）溫度循（xún）環，按照MIL-STD-883方法1010試驗條件為-40℃～60℃，5次；
    b）穩定烘焙，對於濕度敏感度2a-5a級的器件（JEDEC-STD-033C）預處理為（厚度≤1.4mm，125℃下烘烤8h~28h；厚度≤2.5mm，125℃下烘（hōng）烤（kǎo）23h~24h；厚度≤4.0mm，125℃烘烤48小時）。

    c）回流焊，回流曲線按照JEDEC-STD-020E.1進行，根據不同潮（cháo）濕敏感度等級（1級（jí）～6級（jí））的器件對應允許暴露的（de）時間（離袋長時間），選擇不同條件的吸潮試驗（如圖1所示），大多數單位選擇條（tiáo）件30℃/60%RH、192h。當從高低溫濕熱試驗箱中取出樣品後至少放置15min，並在4h內進行3次回流焊（各區間溫度見圖2～圖3所示）。如果樣品取出高低溫濕熱試驗箱和初始回流焊之（zhī）間的等待時間沒有達到（dào）要求（qiú），需重新進行穩定烘培及吸潮，回流焊之間（jiān）的間隔時（shí）間應在（zài）5min～60min，並充分（fèn）進（jìn）行有效降溫，避免（miǎn）影（yǐng）響後續的回流焊。

    回流焊（hàn）三次循環的過程：第（dì）1次循環，模擬器件在（zài）雙層板兩次組裝中的次回流焊過程；第2次循環（huán），模擬器件在雙層板兩次組（zǔ）裝中的第二（èr）次回流焊過程；第3次循環，模擬器件返工的回流過程。
    全（quán）部預（yù）處理結束後（hòu）用40倍光學放大鏡檢查外部是否有（yǒu）裂紋。

    2、D4a)分組試驗樣品的疊加（jiā）

    目前國產塑封器件按N級進行考核，大（dà）多數通過不了D4a）組（zǔ）試驗（yàn），主要原因是GJB7400-2011表6中的4a）組冷熱衝擊和溫度循環試驗的樣品（pǐn）（22隻）是疊加進行，即做完冷熱衝擊試驗後的樣品繼續進行溫度循（xún）環試驗。 冷熱衝擊試驗主要考察塑封材料熱脹冷縮引起的交（jiāo）變（biàn）應力，試驗可能會造（zào）成（chéng）材料的開裂、接（jiē）觸不良、性能變化等現象，而溫（wēn）度循環試驗主要是測定器（qì）件（jiàn）承受極端（duān）高溫和極端低溫的（de）能力，以及極端高（gāo）溫與極端低溫交替變化對器件的影響，當樣品經（jīng）受極端環境應力循環時，若塑封內部各材料的熱膨脹係數（shù）不匹配，缺陷部位就會受到應力而（ér）不斷擴大，從而產生熱（rè）疲勞失（shī）效開裂現象。
    因此，試驗樣品的疊加對器件（jiàn）的封裝可（kě）靠（kào）性要求相（xiàng）對較高。同一組的樣（yàng）品在（zài）經曆冷熱衝擊100次150℃～-65℃後，再進行溫度循環（huán）1000次-65℃～150℃時，大多（duō）數產品會失效，進行（háng）S-CAM檢查時經（jīng）常會發現芯片與（yǔ）塑封料的大麵積分層。
針對上述（shù）情況，國內一些單位又（yòu）想通過GJB7400的N級（jí）鑒定，但按標準（zhǔn）又不能通過，所以隻能降（jiàng）低考核（hé）要求（所謂的N1級考核（hé）），采取試驗樣（yàng）品分組（即用不同樣品分別進行熱衝擊和溫（wēn）度循環）和降低試驗條件的方式（shì）通過4a）組考核，典型試（shì）驗條件見表2所示。

表2  塑封器件N1級 D4分組（4a、4b）試驗項目及條件

    另外，樣品在進行高壓加速老化試驗（HAST）後，檢查外觀通常也會發現腐（fǔ）蝕，因為塑封料在交聯固化時會產生氯化鈉作為副產品（pǐn），如在封裝時（shí）沒有及時去除，那麽在強加速穩態濕熱試驗中極易暴露這一缺陷並發（fā）生腐蝕，尤其是（shì）塑封中的Al金屬腐蝕更為（wéi）明顯。所以，采取降低D4b)分組中高壓加（jiā）速老化試驗（HAST）的試驗條件，典（diǎn）型試（shì）驗條件見表3所示。

表（biǎo）3  塑封（fēng）器件N1級 D4分組（4c）HAST試（shì）驗條件

    3、D4分組的聲學掃描顯微鏡（jìng）檢查判據要（yào）求（qiú）

    在進行（háng）D4分組試驗前，需（xū）進行一次聲學掃描顯微鏡檢查，檢查並記錄引線框架（正麵與（yǔ）背麵）與模塑料之間、芯片（piàn）基（jī）座（zuò）（正麵和背麵）與模（mó）塑（sù）料直接的（de）分層。當進行熱衝擊與溫度循環試驗後，再進行聲學掃描顯微鏡檢查。檢測器件時，呈現任何下（xià）來缺陷的器件應判（pàn）不（bú）合格：與（yǔ）4組超聲檢測比較，引線框架和芯片基座分（fèn）層麵積變（biàn）化超過10%；芯片表麵、引出端引線鍵合區出現（xiàn）分層（céng）；塑料出現空洞或（huò）裂紋符合GJB4027A-2006工作項目1103中2.4.4的規定。
    D4分組的（de）聲掃判據相（xiàng）比GJB4027A-2006工作項目1103中2.4.4增加了（le）引線框架和芯片基座分層麵積變化率的要求，但對引腳從塑封完全剝離及連筋頂部分層（céng）超過其長度的1/2的這兩條判據未做要求。
    另（lìng）外，需要留意GJB7400-2011塑封器件篩選程序中（表1B）的（de）聲學掃描顯微鏡檢查中的判據與鑒定（dìng）程序的差異（yì）。用於找出器件的芯片表麵及引出端焊（hàn）線鍵合區的嚴（yán）重缺陷（隻做頂（dǐng）視圖）。判據（jù）如下：
    a）裂紋：塑料封裝內與（yǔ）鍵合引線交叉的（de）裂縫；從任一引線指至任（rèn）一內部（bù）特征（zhēng）物（引腳（jiǎo），芯片，芯片（piàn）粘接側翼（yì））的內部裂（liè）紋，其長度（dù）超過相應間距的1/2；任何延伸至封裝表麵的裂紋；
    b）空（kōng）洞：跨越鍵合絲的模塑料的（de）任何空洞；芯片區內有任何模塑料內部（bù）的空洞，其他區域大於0.25mm；
    c）分層：芯片（piàn）與模塑料間的任（rèn）何可測量的分層；引出端引（yǐn）線鍵合區的任何分層（céng）；大於引腳內（nèi）部長度2/3的分層（céng）。
    後，對於完成聲學掃（sǎo）描顯微鏡檢查（chá）後的樣品，建議按照標準PEM-INST-001，在125℃下烘烤1h，以便去除樣品吸附的水分。

    參考標準：

    PEM-INST-001、JEDEC-STD-033C、MIL-STD-883K、JESD22-A113-F、GJB7400-2011、GJB4027-2006、JEDEC-STD-020E.1

文章（zhāng）出（chū）自：技術遊俠

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