QFN封裝界面分層失效研究.pdf

1、金屬框架類塑料電子封裝屬于非氣密性封裝,對濕氣、溫度等環(huán)境因素變化的耐受能力不是很強(qiáng)。在電子封裝中往往會出現(xiàn)一些由于濕氣侵入、溫度過熱等產(chǎn)生的可靠性問題,特別是分層現(xiàn)象。方形扁平無引腳封裝(QFN)是一種尺寸較小,以環(huán)氧塑封料作為密封材料的表面貼裝芯片封裝技術(shù)。由于其結(jié)構(gòu)特點與濕氣的擴(kuò)散不均容易引起濕熱應(yīng)力變化梯度加大,導(dǎo)致材料交界處應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯。
　　 采用溫濕度敏感度評價實驗及濕-熱仿真方法,分析溫濕度條件變化對于QFN

2、封裝分層失效的影響。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、超聲波掃描顯微鏡(C-SAM)等觀察發(fā)現(xiàn),QFN存在多種分層形式,特別是在封裝斷面研磨的SEM圖像上發(fā)現(xiàn)芯片粘結(jié)劑內(nèi)部有空洞出現(xiàn)。利用有限元數(shù)值模擬的方法,對QFN封裝的內(nèi)部濕氣擴(kuò)散、回流過程中的熱應(yīng)力分布等進(jìn)行了仿真,分析QFN分層失效的形成原因。研究結(jié)果表明,濕熱合成應(yīng)力是單純考慮熱應(yīng)力情況的1.66倍左右,由于塑封料、芯片、框架間熱膨脹系數(shù)(CTE)失配,器件在高溫狀態(tài)濕氣擴(kuò)散形成

3、高氣壓條件下更易產(chǎn)生分層。通過將模擬分析結(jié)果運用于實際封裝生產(chǎn),選用135℃玻璃轉(zhuǎn)化溫度、120cm螺線流動度的EME-G770塑封料,金屬框架增加塑封鎖,獲得結(jié)構(gòu)上的突破改變,實際封裝切割工藝中降低主軸轉(zhuǎn)速至21k,降低進(jìn)刀速度至30mm/s,實現(xiàn)降低QFN封裝分層小于10％的實際生產(chǎn)目標(biāo)。
　　 本課題的研究有助QFN封裝產(chǎn)品在實際進(jìn)入生產(chǎn)線之前及早做出正確的工藝可靠性判斷,獲得改善QFN分層失效的措施。對于降低塑料電子封裝