李朋

摘要：近年来，在电子产品的具体生产过程中，塑封分立器件的应用越来越广泛。但是，针对产品分层而言，其属于一种相对严重的质量异常情况，对产品自身可靠性以及安全性有着非常大的影响。因此，采用何种方式对分层现象进行基础处理和解决，保证其不会对电路造成干扰，已经逐渐成为了确保塑封分立器件良好应用的技术要领。在这种背景下，文中即以塑封分立器件为主要研究对象，分析了当前塑封分立器件的分层问题，希望可以为提升器件的整体使用效率提供依据。

关键词：塑封分立器件;分层问题;可靠性

中图分类号：TN406

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）03-0122-02

0引言

在社会不断进步以及科学技术不断发展的新时期下，我国制造行业以及轻工业的发展水平也得到了前所未有的提升，尤其实际我国的电子产品，无论是在品种方面，还是在技术层面，都已经跻身于世界前沿，得到了世界各个国家的广泛认可。当前，集成电路的良好发展，使得电子产品越来越轻便，方便携带，因此这一技术在不断进步以及发展过程中已经逐渐成为了确保行业优势的主要核心目标。其中，针对封装技术而言，塑封技术水平的高低可以在一定程度上对集成电路板块的使用寿命产生应用。所以，应该强化对塑封分立器件的分层问题的研究，对这一技术进行不断改进。

分层简述

在对塑封分立器件具体的使用期间，由于使用的参数存在很大差异，所以会使得不同的材料，其粘结界面也存在着分离或者剥离的情况，而对于这一情况而言，其属于内应力问题的一种，会很大程度上对塑封其的正常应用以及使用寿命造成影响。所谓的分层，其主要是指由于材料存在差异所导致的热膨胀系数不同，进而对湿气与热应力造成了不同程度的干扰和破坏。同时，针对框架式塑封器件问题，通常集中在芯片截面以及封装树脂等层面。

针对半导体器件而言，其主要的封装流程大致可分为芯片切割、芯片粘结、金线键合、塑封、电镀、切筋成型、测试和出货等。针对芯片切割，金刚石刀具将芯片从硅片上独立出来。用蓝膜将硅片封装好，将封装好的硅片放进温度为90～100°C的烘箱烘5～10min。再放到日本DISC公司生产的全自动切割机上进行切割。针对划片后，硅片被转移到自动贴片机上。自动粘片焊线机，每小时可焊接两万六千粒芯片和五万两千条金线，首先上料臂将镀铜框架吸入轨道，再由送片爪运送到焊接窗口，由粘片嘴把硅片上已被切割好的芯片一粒一粒的粘在框架上粘接完成后整個框架又被送入紧连的金线键合机上。针对塑封，其生产所使用设备是TOWA自动模机，可以有效提升工作效率。

2常见分层情况及其成因研究

2.1材料内应力导致的边界剥离情况

在对塑封器件进行具体的操作期间，由于金属材料内应力存在一定的问题和弊端，使得非常容易出现不同材料的粘结面存在剥离情况，如果没有及时的进行处理和解决，那么，久而久之，就会对塑封器件的使用寿命大大降低。同时，由于参数设计存在一定差异，也会使得材料的热膨胀系数不能得到同时兼顾，使得有一些材料经常会因为湿（的影响，进而出现损坏的情况2]。

2.2金属基片的粘合度相对较低

通常情况下，在框架塑封器件中，在芯片截面以及封装树脂的层面，非常容易出现剥离的情况。并且，封装使用的树脂等区域，也会经常因为操作不当而出现剥离现象。同时，在具体的DFP树脂材料的封装流程中，出现最多的分成情况就是由于金属极片粘合度非常低，致使铜基片与树脂封装交界处出现了分离的情况。

2.3金属氧化物的湿度相对较大

一般而言，塑封属于一种非气密性封装，因此，在具体的引用期间，湿气非常容易进入到塑封器中，使得塑封器件的内部经常出现腐蚀等情况，对器件的正常应用造成了很严重的影响和制约。并且，在对芯片进行具体的封装阶段，湿气腐蚀还会使得器件失效，严重的情况下，还会让金属表面出现水和氧化物。而针对出现的氧化物而言，经过一段反应之后又会吸收一部分的水汽，使得在封装树脂与金属基片中，出现了相对薄弱的部分，进而引发粘接失效等问题的出现。此外，如果湿气的蒸腾作用使得大量钾和纳以离子的形式，随意的游离于空气中，那么芯片等就会遭受非常严重的腐蚀，甚至还会导致树脂出现离解剥离的现象。

3分层改进的具体方案及对策研究

3.1对热应力进行合理的处理

所谓的热应力，其主要是指在具体的塑封工作进行阶段，物体由于外在的约束以及内部各个部分之间的相互约束力，受温度不断改变而出现的应力。从客观的角度上分析和研究，对于任何一种封装材料来说，其屈服强度或者断裂强度都一定要远远高于材料的热应力水平，只有这样，才能够确保热应力张力引起的分层情况能够有效规避和降低4。一般而言，EMC的玻璃化临界值远远低于普通的材料，环氧塑封材料的膨胀系数等在温度发生变化的情况下，环氧塑封材料的热膨胀系数等也会出现相应的改变，而在这种工作环境下，塑封器件的可靠性就不能得到良好的保证。同时，结合大量的研究和分析得知，封装分层的出现，大多都发生于失效情况及封装体与芯片等粘结面，由于其受热应力的影响，最终出现爆裂的情况，再加上部分芯片材料的散热效果并不能符合相关规定和标准，从而使得芯片表层的金属钝化，进而引发分层问题。

3.2侧重分析对塑封体与氧化体二者的强度

一般而言，当金属表面出现氧化反应之后，其无论是化学性质，还是物理性质，都会发生不同程度的改变。如：一些金属氧化物的表面会具有一定的湿润性，表层的张力以及结合力等都会发生不同程度的改变。电解液中会有游离很多的氧离子，对会与铜离子最终形成氧化亚铜，并经过一定的沉淀之后，会形成固态，针对这种状态来说，其非常容易出现氧化铜，并释放出大量的热量，从而对塑封分立器件造成一定腐蚀。所以，这对这一问题，相关人员一定要严格的注意，科学的进行把控，保证不会出现腐蚀的情况，降低分层问题的出现几率。

3.3对塑封材料的有利效应进行不断的降低

通常情况下，塑封起的界面应力指数越高，则说明塑封体界面的应力越大，通过相关的实验测试得知，其最终的结果说明材料应力与产生分层的情况成正比。因此，二者之间有着非常紧密的联系，并且，通过对测试的结果进一步研究和分析，通过对照得知，导致塑封材料热应力的因素有很多，包括：塑封料的杨氏弹性模量以及材料的热膨胀系数的等。所以为了可以从根本上对分层情况进行降低，确保其使用的科学性，合理性以及有效性，在今后的应用过程中，一定要对上述系数进行合理的平衡，明确其对实验结果的影响，保证能够最大程度的对应力问题进行处理和解决[5]。同时，在对塑料的玻璃化温度进行降低的过程中，应该确保材料的机械性的不会随之降低而发生改变，保证可以从整体的角度对其效果和水平进行提升。此外，由于塑料的膨胀系数以及杨氏弹性模量，对封装体内的应力会造成非常大的干扰和阻碍。所以，在具体的解决过程中，应该结合实际情况，适当的对杨氏彈性模量进行减少，也可以有效的降低热膨胀系数，确保可以对塑封材料对应力进行有效的抑制。当然，为了保险起见，仍然需要对热应力相对较小的材料进行应用，以保证可以对分层问题从根源进行降低。

4结束语

近年来，随着社会发展速度的进一步提升，塑料封装产业无论是在市场需求层面，还是销售利润层面，都得到很大程度上的提升。所以，为了可以有效这一稳定态势进行有效的维持，一定要对塑封分立器件分层问题进行合理的解决以及处理。在具体的发展过程中，相关人员应该深入研究选材以及防止湿气等内容，不断对其可靠性以及强塑性进行强化，保证可以进一步提升塑封技术的应用效果。

参考文献

[1]杨江勤.国产塑封半导体器件可靠性试验的科学性分析和研究[D].成都：电子科技大学，2015.

[2]方强.塑封功率器件分层失效机理研究与工艺改进方案研究[D]上海：复旦大学，2014.

[3]张小龙.关于半导体分立器件在不同温度条件下的可靠性研究和分析[D].西安：西安电子科技大学，2014.

[4]吴海洋，王黎明.塑封分立器件的分层问题分析和研究[J].数字通信世界，2018（16）：280-281.

[5]李玉婷，杨利息.塑封分立器件的分层问题和处理方案及对策探析[J].精细与专用化学品，2018（11）：168.