功率半导体器件是电力电子技术的基础和核心,近年来功率半导体技术发展迅速,但功率半导体器件的封装发展相对滞后,一定程度上已经制约了功率器件性能的进一步提高。塑料封装是功率半导体器件主要的封装形式,但塑料封装的非气密性会带来潜在的可靠性问题,封装分层就是其中最常见的一种失效模式。封装分层一般是在水汽和热应力的协同作用下发生的,工作温度很高的功率器件极易发生分层。封装分层可以导致键合引线脱落、芯片表面金属层或钝化层损伤、爆米花效应、金属的腐蚀,使塑封器件的性能极大降低甚至失效。功率器件的广泛应用对封装可靠性提出了更高的要求,封装分层日益引起关注。但目前有关分层机理的研究还相当有限,特别是从EMC-Cu粘接的角度上对分层进行解释还未见报道。因此,研究封装分层的具体机制并提出工艺改进方案对功率器件可靠性的提高具有指导意义。本文对某种功率器件湿热老化后铜基板表面分层及芯片表面分层进行了失效分析,对断口及截面进行了形貌观察及成分分析,确定了分层发生的部位,提出了两者分层的不同机制,同时利用共焦显微拉曼光谱对粘接边界层进行了研究。对湿热老化条件下分层造成的电化学腐蚀现象进行了与实际器件结构符合的Sn-Cu-SnPb串级体系的电化学特性,确定了早期铜的缝隙腐蚀和Cu-SnPb的电偶腐蚀机理,发现了电化学腐蚀对分层扩展的促进作用。对于封装工艺来讲,切实可行的改进措施就是对铜引线框架进行适当的氧化处理。研究了氧化处理对某种铜合金引线框架材料粗糙度、接触角、表面形貌、氧化层厚度、氧化层界面形态等方面的影响,从粘接理论的角度论证了氧化处理的可行性及有效性。根据失效分析及氧化特性分析的结论,提出了工艺改进措施。测定了某种铜合金引线框架在不同氧化条件下与某种EMC的粘接强度,总结了最佳引线框架处理方法,并评估了优化工艺后器件在湿热老化及缺口试验中的表现。实验结果表明,分层主要发生在铜合金引线框架的氧化层及粘接边界层,分层裂纹的扩展的主要机制是湿热应力及电化学腐蚀,对氧化层及边界层进行增强是行之有效的改进措施。对铜合金引线框架进行适当的氧化处理可以有效的提高界面的粘接强度,增进封装体的抗介质腐蚀能力,可以提高塑封功率器件的抗分层表现及可靠性。但氧化层厚度需要严格控制,过厚的氧化层反而有害。