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高可靠塑料封装技术研究

2021-07-16储奕锋周毅陈海燕陈波

电子产品可靠性与环境试验 2021年3期

储奕锋,周毅,陈海燕,陈波

(中国航发控制系统研究所,江苏 无锡 214000)

0 引言

塑封器件在尺寸、重量、成本和性能方面较陶瓷封装和金属封装器件有明显的优势,但在恶劣的使用环境下,如高温高湿、低气压和温差变化大的航空航天等领域,因模塑材料本身的吸水性、不同材料之间的热膨胀系数 (CTE:Coefficient of Thermal Expansion)差异等因素,易出现腐蚀、塑封体开裂、内部分层等各种缺陷,从而影响了塑封器件在高可靠需求环境中的使用。

李强等[1]分析发现塑封贴片胶固化不充分时,回流焊高温会导致贴片胶中的残留水分汽化,造成塑封器件背面鼓包而引起塑封体开裂;黄炜等[2]分析得出芯片面积与载体面积比例接近的塑封器件更易分层,在塑封尺寸选择时,应尽量地选择较大的载体尺寸;张延赤[3]认为塑封电路在力学结构设计合理的情况下,使用前无须进行预烘干。

本文从封装角度出发,分析说明了封装材料及工艺对产品可靠性造成的影响,并提出改进措施,由此可降低产品在恶劣环境中使用时的失效风险。

1 塑封器件的常见失效

塑封器件由于其固有特性,在机械、热、化学或电气等应力作用时,出现的最常见的物理失效包括分层、断裂和腐蚀。

1.1 分层

分层是塑封器件最常见的失效模式,是塑封器件中相邻材料的分离,主要包括模塑料与芯片、模塑料与基板/框架、芯片与贴片胶、贴片胶与基板/框架分层等。导致分层的因素有很多,包括外部载荷如水汽、温度和环境湿度等。……

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