塑封TQFP器件及电子模块封装防潮性能的研究

来源 :中国科学院上海冶金研究所 | 被引量 : 6次 | 上传用户:liongliong442
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伴随着集成电路工艺的迅猛发展,集成电路封装工艺朝着高密度、小体积、 重量轻、低成本、高可靠性的方向发展。塑料封装同传统的陶瓷等气密性封装形式相比,更能满足低成本、小体积、重量轻和高密度的要求。水汽对塑料封装器件可靠性的影响越来越大,其主要失效形式为腐蚀和开裂。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积无机薄膜作为塑料封装中的水汽和离子阻挡层,可以有效地保护集成电路芯片免受外界环境侵蚀,称为准气密性塑料封装。另外,COB,Flip-Chip等技术由于封装密度高,体积小,也逐渐成为研究的的热点。 PECVD氮化硅薄膜和碳化硅薄膜由于具有良好的阻挡水汽扩散的性能以及良好的物理、化学和机械性能,因此曾被广泛地应用于各种钝化、防腐蚀领域。覆形涂层技术在电子工业已经得到了广泛地应用,能够在一定程度上阻挡水汽和高于。本文主要研究利用PECVD方法,在TQFP塑封器件表面沉积氨化硅和碳化硅薄膜,阻挡水汽的扩散,提高器件的防水性能,并最终降低器件分层、开裂失效的几率。另外,本文也对电子模块的防潮性能作了初步的研究。实验中得到了以下一些结果: l 湿度和温度对器件的吸水性能都有影响。在同一湿度条件下,器件的吸水率达到平衡的时间随着温度的升高而缩短。通过公式C=P1-P2*exp(P3*t)和 P3=PO*exp(-E/KT)拟合器件的传感器法吸水曲线,可以证明水汽的扩散系数InP3与1/KT成一直线关系,并且可以得到扩散过程的激活能为 7 53708E-20J(0 47106ev)。 2器件分层失效的阈值为 0.164%,开裂失效的阈值为 0.195%。当水汽含量超过 0.164%后,样品中出现分层失效;当水汽含量超过 0.195%,将产生开裂失效及“爆米花”现象。 3氮化硅薄膜(SiNx)能够在一定程度上提高器件的防水性能,其主要原因是 SiNx薄膜提高了水汽扩散的激活能 8 31114E-20 J(0.51945ev)。沉积了900nmPECVD SiNx薄膜的TQFP器件已杜绝了开裂现象,完全分层的样品也只有D 两个,具有较好的防水性能。D14碳化硅薄膜u)对TQFP器件的防水性能的提高影响不大。双层钝lD 化膜结构也未能达到防水的效果,其原因还有待进一步的研究。D15 设计了实验模块的PCB板,实现了湿度传感器的倒装焊,为以后电子lD 模块防潮性能的研究打下了基础。D16覆形涂层的热处理时间越长,它与印刷电路板的粘结强度也越大,适当lD 提高热处理温度可以大大降低热处理时间。I
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