曾庆锴，崔帅，陆宇历，衡婷，张逸凡，张爱丽

（1.中科院微小卫星创新研究院，上海 201203； 2.上海复旦微电子集团股份有限公司，上海 201203）

引言

随着微电子技术的发展，单个集成电路的功能越来越强大，与之伴随的是对外引脚密度的要求越来越高。其中，外引线呈面阵式排列的球栅阵列（BGA, Ball Grid Array）封装结构在引脚超细间距指标上具有极大的优势[1]。然而，由于焊球高度所限，元器件与印制板间距较小，BGA在长寿命、极端温度应力、恶劣机械应力等应用环境下存在风险[2]。为满足军用、宇航等高可靠应用场景，柱栅阵列（CGA, Column Grid Array）作为一种加强型BGA封装随之产生。CGA采用焊柱作为外引线，有效提高了物理高度，使外引线具有更好的柔韧性。相比于BGA封装，CGA封装在散热和焊点疲劳等技术问题上做出有效的优化，成为高可靠领域的理想方案[3]。

本文对型号研制过程中某CGA封装集成电路的失效案例进行了电性分析、材料分析和故障复现验证。试验结果表明非密封型金属-陶瓷封装结构会发生与塑封器件类似的popcorn效应从而导致器件失效。通过本案例的分析，为加强器件固有可靠性和电装质量提供了思路。

1 失效现象及故障定位

上海微小卫星工程中心承研的某批产卫星M9、M10单机在地面整机测试阶段，发现某型号规格FPGA器件执行回读刷新功能时报回读错误，除回读错误外其它系统功能正常。发生回读错误的器件分别位于M9单机2号位置（下文简称“M9_#2”）和M10单机1号位置（下文简称“M10_#1”），并确认两只问题器件为同一批次产品。……