SIP芯片堆叠失效模式和机理

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SiP组件的芯片叠层结构，大部分采用引线键合方式和引线键合/倒装焊混合的方式互连。叠层芯片封装的失效通常包括芯片开裂、分层、键合失效（开路或短路），以及其他与工艺相关的缺陷。

1．芯片开裂

造成叠层芯片开裂的原因主要有两个：一是过大的机械应力造成芯片开裂；二是温变应力和热失配，由于芯片和与其接触材料之间的热膨胀系数不匹配，在回流焊等温度变化大的情况下热膨胀程度不一样，在接触面会产生剪切应力和张应力，芯片有微小裂纹的地方受到应力作用极易开裂。

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2．分层

分层可能出现在芯片与引线框、芯片与焊点、引线框与塑封料、芯片与塑封料、焊点与基板等位置。引起分层的原因有热机械失配、机械负载、体积收缩或膨胀、内部压力、界面反应（如氧化、潮湿、污染等）引起的黏胶剂脱落。

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3．键合失效

键合失效表现主要为键合点开路和键合丝断。造成键合点开路的可能原因有金铝化合物失效、键合工艺不良、热疲劳开裂、腐蚀等。键合丝断的原因主要是大电流熔断和机械应力。

4．工艺缺陷

晶片减薄工艺造成的缺陷主要是粗糙与翘曲问题。减薄的晶圆厚度低，易断裂，并且因背面研磨常使芯片表面凹凸不平，容易在局部产生较大应力，晶圆划片的主要问题是崩裂、背崩现象。由于晶圆很薄、很脆，背崩就可能延伸到晶圆正面，发生崩裂；如果崩裂程度轻微，不易被发现，可能会在后期影响器件的可靠性。

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叠层芯片封装潜在的可靠性问题：因布局结构带来叠层芯片的受力不均；堆叠对准精度差，影响导电等性能；模塑封装工序使用的材料不当将会引入热失配、气密不佳和散热差等诸多问题。

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开裂、分层

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芯片失效了

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分层可能出现在芯片与引线框、芯片与焊点、引线框与塑封料、芯片与塑封料、焊点与基板等位置