前面一时头脑发热写了几篇FA分析的相关话题,有网友在评论区回复希望以实际案例为参考来讲解各种分层的波形模式。说实话我也觉得这样写很有意义,但奈何已离开封装设计岗位有一段时间了,手头能找到的资料有限,仅找到一起DFN引脚分层案例,且因时间太久信息零零散散,就勉强给大家做个分享。
正文之前我们先介绍下异常的背景信息,该分层发生在新品导入阶段,封装形式为DFN2*2,分层位置在引脚正面,异常节点发生在Package Saw工序后。波形图如下,我们先来复习下反射率的计算方式:
该案例的框架使用的是PPF框架,框架表面镀层为Au,声阻系数参考值为62.53,塑封料的声阻系数参考值为6.76,因此无分层区域(即2#位置)反射率为80%,分层区域反射系数为-100%,因此2#位置波形与3#位置波形方向相反。另外这个案例原本是有对应的Cross section照片的,但由于时间太久,有点对不上号,这里也就不放上来了。
而如何去分析异常,通常正规军的做法是通过人、机、料、法、环等因子,系统性的进行分析,分析工具也五花八门,鱼骨图、5W2H等等。我一直属于野路子,通过现象、节点逐步去扩展分析问题。这里并不是说这些专业的分析方法不好,也不是我不愿用,只因自己没有经过专业性的长期训练,玩不来正规军的那一套。
既然异常发生在Package Saw之后,那我们则可依托该工序的作业原理,对失效原因进行分析,并逐步捕捉其应对方案。
Package Saw原理类似于前面文章介绍的Wafer Saw,靠的是刀片上的金刚石颗粒对引线框架和塑封料进行切割:
在切割过程中,产品会受到来自刀片切割的应力,此时若塑封料和引线框架之间的粘合力不足以抵抗此切割带来的拉拽力的话,则会引起分层。因此该改善措施从两方面着手,减小切割应力以及增强塑封料与框架临界面的结合力。
在引线框架材质确定的情况下,减小切割应力的重任就落到了切割工艺的肩上。一个是切割刀的选型,一个是切割工艺参数。对于切割刀而言,影响较大的两个因素就是切割刀片金刚石颗粒度大小与集中度,金刚石颗粒越小,集中度越高,切割时产品所受的应力就越小越平均;对于切割工艺参数而言,影响最大的则是进刀速度和刀片的转速,进刀速度快,产品所经受的切割应力也就越大。
虽说问题是发生节点在Package Saw,但当我们对tooling、工艺参数进行系统性的验证后仍无法解决,找到最佳工艺即可,无需在此进行死磕,继续进行下一步,很多时候解决问题靠得不是单一的方案。
塑封料与引线框架之间的结合力,受工艺、材料搭配以及框架设计三方面影响。工艺影响主要是前段热制程引起的氧化或挥发物造成塑封料在框架表面附着能力下降,以及塑封料固化不彻底引起的表面粘度不够,因此在验证初期对此处进行了大量的对比实验,虽然最终并没有什么卵用,但是作为工程人员来讲,宁可错杀一千,绝不放走一个;材料搭配方面主要就是在塑封料选型上下功夫,验证不同型号塑封料是否对增加在框架表面附着力有所帮助,当产品封装形式、可靠性等级确定,市面上主流塑封料也就那么几个,因此三下五除二也就验证完了,异常依然存在;没办法最终只能祭出大招,优化框架设计。
由于该产品引脚尺寸极小,没记错的话大概是0.3mm*0.25mm左右,引脚表面无法做防分层的结构设计,因此对该产品的框架表面增加了粗化处理,通过微观类似于嵌入的设计,增加其结合力,最终异常也止步于此。
好了今天的分享到此结束。现在说件重要的事情,由于近期本人工作发生变动,需要与封装厂进行一些合作,各位读者中若有在封装厂上班的朋友欢迎私信来扰