一种塑封器件可靠性评估方法与流程

1.本发明属于器件缺陷检测技术领域，具体涉及一种塑封器件可靠性评估 方法。


背景技术：

2.塑封器件是指以树脂类聚合物为材料封装的半导体器件，通过塑封技术 可以有效保护半导体器件。针对客户器件使用前进行筛选时，超声波扫描项 目大批量出现外键合点分层、器件表面分层现象，造成pda超标，客户不能 正常完成整机装配任务，而且在更换其他批次仍然声扫不合格，严重研制、 生产任务进度的问题。
3.经研究发现，超声波扫描筛选出的分层器件中依旧存在符合行业标准的 半导体器件，目前，还没有对超声波扫描不合格器件可靠性进行评估的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种塑封器件可靠性评估方法，以解决背景技术提 到的问题。
5.为达上述目的，本发明提供了一种塑封器件可靠性评估方法，包括如下 步骤：
6.s1：利用集成电路测试设备对器件初始数据进行留存；
7.s2：对器件进行超声波扫描，保存扫描照片，然后观察扫描照片挑选出 分层器件，并在分层器件中抽样；
8.s3：对抽样选出的每个器件进行制样镜检，利用金相显微镜、扫描电子 显微镜区分器件状态：合格、分层或可疑；
9.s4：对可疑器件烘烤，去除器件内部水汽；
10.s5：将去除内部水汽的器件放入hast试验箱，使器件充分注入水汽；
11.s6：将水汽注入后的器件放入回流焊炉内进行回流焊；
12.s7：对完成回流焊后的器件进行老化试验；
13.s8：对老化试验后的器件进行外观检查，根据器件外观筛选出塑封体外 观无物理损伤器件；
14.s9：利用集成电路测试设备对无物理损伤器件的性能进行三温测试，根 据测试结果对器件可靠性进行判定。
15.进一步的，步骤s3具体包括如下步骤：
16.s301：对所选器件制样，将器件放入模具，用环氧树脂进行固化，固化 完成后用研磨机进行研磨并抛光；
17.s302：利用金相显微镜在分层位置在500x-1000x下观察、拍照，根据 观察到的结果判定为分层或不明；对状态不明器件，进行离子抛光，并通过 扫描电子显微镜在2000x-5000x间对离子抛光后的分层点进行观察，留存照 片,并根据观察结果判定为合格或可疑。
18.进一步的，所述老化实验包括如下步骤：
19.s701：湿热试验，将完成回流焊后的器件放入hast试验箱，条件：130℃， 85％rh，
96h；
20.s702：环境温度循环实验，将器件放入温循箱，温度：-55℃～125℃、 循环数为20次，每个温度下保持30min。
21.进一步的，在步骤s9完成后对器件再次抽样进行制样镜检，并与初次 镜检结果进行变化量对比，根据变化量对器件可靠性进行判定。
22.进一步的，所述三温检测包括低温测试、常温测试与高温测试。
23.进一步的，在对器件超声波扫描之前，对待扫描器件进行烘烤，去除器 件内部水汽。
24.本发明的优点是：
25.1.本发明提供的这种塑封器件可靠性评估方法，可以对超声波扫描的不 合格器件的可靠性进行评估，对元器件的使用形成支撑，可以保障正常完成 整机装配任务，可以保障研制、生产任务进度。
26.2.本发明提供的这种塑封器件可靠性评估方法，可以加速长时间湿热环 境以及温度变化对器件结构的影响，加快器件老化速度，使得器件长期寿命 在较短的时间内可以得到检测。
27.3.本发明采用环境温度循环的测试方法，利用物理层面对分层观察确 认，通过分层的大小确认即可初步判断可靠性。
28.下面结合实施例对本发明做详细说明。
具体实施方式
29.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合 实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
30.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、
ꢀ“
前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重 叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述 本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相 对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、
ꢀ“
第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明 的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.实施例1
34.本实施例提供了一种塑封器件可靠性评估方法，包括如下步骤：
35.s1：利用集成电路测试设备，依据产品手册，常温下对电子元器件的初 始性能、参数进行测试，测试过程样品全编号，数据全编号留存；
36.s2：将器件放入烘箱，设置为温度：85℃、时间2h，进行烘烤，去除器 件内部水汽，
使分层明显、稳定，然后利用超声波扫描设备对器件正面芯片 与塑封料接触面、框架与塑封料接触面进行扫描，全编号保存照片，然后观 察扫描照片挑选出分层器件，即超声波扫描出的不合格器件，并在分层器件 中抽样进行s3、s4；
37.s3：对抽样选出的每个器件进行制样镜检，利用金相显微镜、扫描电子 显微镜区分器件状态：合格、分层或可疑，具体包括如下步骤：
38.s301：对所选器件制样，将器件放入模具，用环氧树脂进行固化，固化 完成后用研磨机进行研磨，研磨砂纸应依次从80目、240目、600目、1000 目、2500目、4000目进行，过程中应不断进行观察，在更换砂纸时应对器 件进行清洗，在接近分层点前应更换到600目砂纸，在达到分层中间位置前 应更换到2500目砂纸，抛光前应更换为4000目砂纸，砂纸研磨到分层中间 位置后应进行抛光，抛光应选用1um或小于1um抛光液(粉)，抛光至明亮 镜面效果停止，并清洗；
39.s302：利用金相显微镜在分层位置在500x-1000x下观察、拍照，根据 观察到的结果判定，若500x-1000x下可以观测到分层，确认器件状态为分 层，分层即为不合格；若500x-1000x下观测不到分层，确认器件状态为不 明；对状态不明器件，进行离子抛光，并通过扫描电子显微镜在2000x-5000x 间对离子抛光后的分层点进行观察，留存照片,并根据观察结果判定，若 2000x-5000x可以观察到分层，确认器件状态为可疑，若2000x-5000x下观 测不到分层，确认器件状态为合格；
40.s4：将可疑器件放入烤箱，设置温度125℃、时间24h，进行烘烤，去 除器件内部水汽，使器件初始状态一致，为后续的水汽注入、回流焊做准备；
41.s5：将去除内部水汽的器件放入hast试验箱，条件：110℃，85％rh， 48h，使器件充分参入水汽，为后续的回流焊做准备；
42.s6：将水汽注入后的器件在不短于15分钟，不长于4小时下，放入回 流焊炉内，按使用器件类型选取温度条件，让样本经受回流焊1个周期的回 流焊，回流焊条件入表1与表2所示；
43.表1：有铅器件回流焊条件
[0044][0045]
表2：无铅器件回流焊条件
[0046]
[0047][0048]
s7：对完成回流焊后的器件进行老化试验，具体步骤如下：
[0049]
s701：湿热试验，将完成回流焊后的器件放入hast试验箱，条件：130℃， 85％rh，96h，以便加速模拟长时间湿热环境对器件结构的影响，过程中可根 据用户需要，确认是否对器件进行加电；
[0050]
s702：环境温度循环实验，将器件放入温循箱，温度：-55℃～125℃、 循环数为20次，每个温度下保持30min，营造温变存储环境，给分层充分的 引力，以引起其充分的变化；
[0051]
s8：对老化试验后的器件进行外观检查，根据器件外观筛选出二次合格 器件；所述外观检查是用10倍放大镜(显微镜)对经过高温存储、湿热、 回流焊的样品进行检查，塑封体外观无物理损伤(如裂纹、鼓起、破损等) 继续后续实验，塑封体外观有物理损伤，直接判定不合格；
[0052]
对完成外观检查的器件，放入烘箱，温度：85℃、2h，去除器件内部水 汽，使分层明显、稳定，然后利用超声波扫描设备对二次合格器件进行超声 波扫描，并与最开始超声波扫描结果进行变化量对比，以确认老化对器件可 靠性影响大小，变化量大于20％为不合格；对完成外观检查的器件也可直接 进行步骤s9。
[0053]
s9：利用集成电路测试设备对无物理损伤器件的性能进行三温测试，三 温测试包括低温-55℃测试、常温15-25℃测试与高温125℃测试，根据测试 结果结合器件手册中参数质保要求对器件可靠性进行判定，存在不合格样 品，判定不合格，无不合格样品，判定合格，可以使用。
[0054]
进一步的，在步骤s9完成后对器件再次抽样进行制样镜检，所述镜检 与s3提到的镜检步骤相同，将本次镜检结果与初次镜检结果进行变化量对 比，根据变化量对器件可靠性进行判定，若变化量小于等于1μm，说明可疑 器件存在的分层不影响使用，判定合格，可以使用，若变化大于1μm，则判 定不合格。
[0055]
最后根据各步骤结果，给出判定结论，所有抽样器件全部项目合格给出 该批次器件“建议使用”结论，有任何一个抽样器件不合格，给出该批次器 件“不建议使用”结论。
[0056]
综上所述，本发明提供的这种塑封器件可靠性评估方法，可以对超声波 扫描的不合格器件的可靠性进行评估，对元器件的使用形成支撑，可以保障 正常完成整机装配任务，可以保障研制、生产任务进度。
[0057]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推 演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。