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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。 ! z+ U. Z# S+ a
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。 " ]% T r6 f& T3 ^+ ^
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。
4 W2 }; U7 M; ?4 ]! x; q+ p3.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。
3 P! {4 B" u. D2 O% v2 |" v4.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。
& @) Q$ R# ~3 o& _5 x. F; {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。 : c" T4 L w# E+ ~( Q M- P
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