IC芯片等產(chǎn)品高溫測(cè)試失效原因分析
作者：
網(wǎng)絡(luò)
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瑞凱儀器
來(lái)源：
網(wǎng)絡(luò)
發(fā)布日期： 2020.06.10
一、問(wèn)題描述
因有一款產(chǎn)品在COB功能檢測(cè)完全正常，但在后工序生產(chǎn)中有部份產(chǎn)品在高溫時(shí)出現(xiàn)功能不良，當(dāng)溫度降低后又恢復(fù)功能的不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外，根據(jù)客戶提供的資料，該批產(chǎn)品所使用的IC表面可能有“傷痕”。
二、原因分析
該產(chǎn)品的高溫失效問(wèn)題，與COB各材料都有著密切的關(guān)系: PCB、IC、邦定線、黑膠。但主要的原因是在IC質(zhì)量有缺陷的前提下，由于黑膠、邦定線、PCB各部分的熱膨脹系數(shù)(CTE)，在高溫條件下，黑膠可能拉動(dòng)邦定線，導(dǎo)致接觸不良使得IC功能喪失。在低溫條件下則不會(huì)發(fā)生上述問(wèn)題。材料的CTE是電子產(chǎn)品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的重要原因之一，當(dāng)各種材料的CTE不一致時(shí)，在高溫的條件下，由于材料受熱之后膨脹的程度不同，就可能出現(xiàn)功能失效、短路斷路等問(wèn)題。各種材料的CTE的影響因素如下:
1、PCB的因素
PCB的類型(Fr-4、 CEM1、CEM3)、PCB的厚度(薄板、厚板)不同都會(huì)對(duì)黑膠產(chǎn)品產(chǎn)生影響。Fr-4 本身的CTE比CEM-1和CEM-3要低得多，如果黑膠CTE過(guò)大，在Fr-4 板上體現(xiàn)得越明顯。另外，板材越厚，CTE越低，板材越薄，CTE越高。
2、邦定線的因素
邦定線的長(zhǎng)度、大小與其能承受的拉力成反比，如果邦定線很長(zhǎng)，即使很微小熱膨脹導(dǎo)致的應(yīng)力都可以將其拉斷，反之亦然。另外IC線數(shù)過(guò)密，封膠時(shí)黑膠不能完全填充內(nèi)部的孔隙就已經(jīng)固化，這樣產(chǎn)品經(jīng)過(guò)受熱或冷卻，黑膠CTE會(huì)明顯增大。
3、黑膠本身的因素
這個(gè)是重要的因素，不同的黑膠產(chǎn)品所使用的填料(碳酸鈣、氧化硅、氧化鋁等)及用量(40~100份)都不盡相同，使用不同的填料生產(chǎn)出來(lái)，黑膠產(chǎn)品的CTE差別很大。而填料的用量越大的話，CTE就會(huì)越低。對(duì)于CTE要求較嚴(yán)的產(chǎn)品應(yīng)該采用高填料填充量的黑膠產(chǎn)品。
4、IC的因素
芯片的大小高度等對(duì)黑膠的影響不是很大，但過(guò)大或者過(guò)高的IC會(huì)影響黑膠的觸變性，而且封膠面積越大，導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生的可能性就越大。另外，IC的質(zhì)量也關(guān)系到高溫功能測(cè)試能否正常的重要因素。該產(chǎn)品的高溫測(cè)試是在60℃下進(jìn)行測(cè)試的，在該條件下，各種材料的膨脹程度并不大，黑膠在Tg以下的CTE為45ppm/℃，不足以拉斷邦定線導(dǎo)致功能喪失。黑膠在120~130℃的條件下固化60分鐘，Tg
可以達(dá)到130℃左右。根據(jù)聚合物時(shí)溫等效原理，在溫度不變的情況下，延長(zhǎng)固化時(shí)間與在固化時(shí)間不變的情況下，提高固化溫度，都可以提高產(chǎn)品Tg。固化時(shí)間、固化溫度對(duì)Tg的影響如下:
高Tg的產(chǎn)品勢(shì)必有較高的CTE,對(duì)于CTE要求較嚴(yán)的產(chǎn)品則必須在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下可以采用以下方法來(lái)降低材料膨脹程度:.
1、在中溫條件下(120℃左右)固化。
2、采用分別升溫的方法，先在80~90℃下固化20分鐘左右，在提升到高溫。
3、采用填充量較高的黑膠產(chǎn)品。.
三、建議方案
根據(jù)客戶的實(shí)際情況和需求，采用填料填充量為70 phr的高填充量黑膠，為了降低熱膨脹程度，建議客戶采用在以下條件進(jìn)行固化:常溫升溫至80℃，恒溫20分鐘，升溫至120℃，恒溫60分鐘，再降溫到80℃，保持10分鐘，此時(shí)可以打開(kāi)高溫老化試驗(yàn)箱取出。(該固化條件只適用于該產(chǎn)品，其它產(chǎn)品建議采用原固化條件或根據(jù)產(chǎn)品特性而定)
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