封装分层介绍及JEDEC分层标准

2024-10-10 22:54   陕西  


之前在聊封装推拉力标准的时候,有朋友在评论区回复希望写一篇分层相关的文章,原计划是在拉力标准写完后就完成这项任务,但考虑到分层毕竟在多数情况下和可靠性有相关性,因此中途插播了两篇可靠性相关话题,在此也感谢这位朋友耐心的等待!

我们以塑封的QFN为例,先介绍下封装分层的几种失效模型!

主要分层类型分为以上五种,至于框架底部位置与塑封料的分层,因其不会对产品性能及可靠性造成影响,这里就不做介绍。

而引起分层的原因都有哪些呢?

通常我们会从材料选型、框架设计以及生产制程三个方面去分析,其中材料选型和框架设计属于封装设计范畴,主要考核的是设计公司的封装工程师和封装厂NPI;生产制程考核的就是一个封装厂的工艺的水平硬度了。

材料选型主要考虑的是不同材料(芯片、塑封料、银浆、引线框架)之间热膨胀系数间的差异,两种不同材料临界面上热膨胀系数差异越大,随着温度变化其受到的应力也就越大,分层也就越容易出现。

框架设计主要考虑的是框架的表面处理以及防分层设计,表面处理主要指的是表面镀层(镀银、NiPdAu、裸铜等)以及粗化处理,防分层设计主要指的是打线镀层区域设计以及框架表面的凹坑处理,其目的都是为了增强框架与塑封料、芯片、银浆之间的粘合力,以抵抗应力造成的分层。

生产制程通常将其区分为前段制程和后段制程,前段制程主要是热制程(银浆固化以及Wire Bond时工作台的温度)引起材料表面氧化,以及挥发性物质附着在材料表面,降低临界面的粘合能力;后段制程主要是考虑molding工艺与PMC工艺对塑封料固化后与芯片、框架等粘合力的影响,电镀工艺(如有)药水渗透对临界面结合力的影响,以及Package Saw工艺对产品施加的切割应力对分层的影响等等。。。

而J-STD-020中介绍了Precondition前后分层变化的标准,以下为版本F中分层标准的解读:

1. 引线框架产品:

a. 芯片表面(即Mode_2)不允许有分层;

b. 引线框架上打线的地方不允许有分层(即 Mode_1 与 Mode_5 有wire bonding 打线的地方);

c. 倒装焊接工艺焊点表面不允许有分层;

d. 引线框架的聚合物胶膜处(通常指LQFP封装为防止引脚变形而贴的高温胶膜,如下图)在Precondition前与Precondition后分层变化不允许超过总面积的10%;

e. DIE Attach的分层标准:

  • 芯片背面需要进行散热或电气连接的(如MOSFET、RGBT以及二极管等),分层标准需同客户应用端协商确定;

  • 其他应用,即芯片背面无需进行散热或电气连接的产品,分层标准分层面积不大于DIE Attach面积的50%

f. 任何表面不允许有贯穿式分层;

2. 基板类产品(例如BGA、LGA等):

a. 芯片表面不允许有分层;

b. 基板表面打线区域不允许有分层;

c. 在空腔封装Precondition前后在灌封胶处分层面积变化不允许超过10%;

d. 基板内表面(包含sold mask区域和绿油区域),Precondition前后分层变化不允许超过10%;

e. 基板叠层之间Precondition前后分层变化不允许超过10%;

f. DIE Attach区域Precondition前后分层变化不允许超过10%;

g. Under fill材料与芯片/基板表面不允许有分层(此项应该是针对Flip Chip产品的);

h. 任何表面不允许有贯穿式分层;

好了今天就写到这,不要问我为什么,心情不好,煮熟的鸭子给飞了,富豪梦破灭,只能回过头来兢兢业业写文章!!!

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