一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路可靠性领域，尤其涉及一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法。
【背景技术】
[0002]国外研宄统计报告显示，环境应力造成集成电路产品故障的比例中，盐雾占4%、沙尘占6%、振动占28%、温湿度高达60%，所以温湿度对于集成电路产品的影响特别显著。海洋环境主要是高热和高湿环境，这种环境对于塑封集成电路是非常严酷的，如果塑封集成电路封装的不好，湿气会沿者塑封材料与导线之间的缝隙渗入封装的芯片中，造成塑封集成电路出现爆米花效应、金属化区域腐蚀断路、管脚间污染造成之短路等，严重影响舰船设备的服役能力和长期使用可靠性。
[0003]目前，塑封集成电路可靠性评估主要采用高温高湿试验，将样品置于各种温度、湿度条件下，对塑封集成电路耐温湿能力进行测试。现有的高温高湿试验(如:40°C/90%R.H.,85°C /85% R.H.,60°C /95% R.H.)用于评价海洋环境条件下集成电路可靠性存在的问题是，所需的时间较长，通常需要100h以上进行考核，且难以发现塑封集成电路高温高湿条件下的某些特定失效。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法。所述方法通过提高试验环境的温度、湿度和大气压力提高，提高样品封闭材料的吸湿率，从而加快其发生故障的速度，缩短评价时间。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，包括以下步骤:对所述样品施加电压应力、施加温度应力、施加水汽、施加大气压力，通过X射线照相对所述样品进行内部缺陷检查，对所述样品进行测试，判断是否满足产品性能、功能指标要求。
[0007]进一步地，在进行试验前还需对塑封集成电路进行筛选，通过测试选取性能功能合格的集成电路作为待评价塑封集成电路样品。
[0008]进一步地，在进行试验前还需对所述样品表面进行清洁，去除表面油污，确保所述样品表面无破损、无裂隙、无变形、弓I线无损伤。
[0009]进一步地，在进行试验前还需进行如下准备工作:制作氧化铝陶瓷基板或耐高温高湿的有机板，导电布线线宽大于3_ ;将塑封集成电路通过插座固定到基板或有机板上，通过施加偏置电压应力，对塑封集成电路的漏电流进行测试，漏电流不得大于1mA ;将所述基板或有机板放置在试验装置腔体内。
[0010]进一步地，对所述样品施加电压应力的方法是:对所述样品的电源端、I/O端施加5v电压应力，将所述样品的其它引腿接地，然后将两端线引出进行漏电流监测，测试仪器精度高于1mA。
[0011]进一步地，对所述样品施加的温度为100°C?135°C。
[0012]进一步地，对所述样品施加水汽的方法是:通过蒸发去离子水调节环境温度，湿度范围调节为50%?100%。
[0013]进一步地，对所述样品施加大气压力的范围为I?3个大气压力。
[0014]进一步地，对所述样品施加温度的每10°C提高I倍，对所述样品施加水汽的加速因子为每10%提高I倍，对所述样品施加大气压力的加速因子为每0.5大气压提高I倍。
[0015]进一步地，采用X射线照相对所述样品进行内部缺陷检查的内容为是否存在腐蚀、离子迀移、裂缝、分层、芯片引线脱落。
[0016]与现有技术相比，要发明具有以下优点:
[0017](I)本发明通过施加模拟海洋环境的高温、高压、高湿试验条件，加快塑封材料的湿透率，加快有机材料性能的退化，将原需花费2个月的海洋环境条件评价试验缩短至仅需I?2天即可完成；
[0018](2)本发明考虑了湿度、温度、压力、偏置电应力等综合环境应力因子对塑封集成电路的劣化影响，并采用高倍率的X射线透视检查封装材料内部的缺陷，大幅度提高了评价试验的完整性、准确性。前期多次验证实施结果表明，试验评价中发现的产品缺陷模式和故障测试覆盖率达到98%以上。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0021]实施例采用的方法流程图如图1所示，包括以下步骤:
[0022]步骤1，试验前样品准备。
[0023]选取性能功能合格的样品。清洁塑封集成电路样品表面和去除表面油污，确保选取的样品表面无破损、无裂隙、无变形、弓I线无损伤。
[0024]步骤2，试验前测试准备。
[0025]制作氧化铝陶瓷基板或耐高温高湿的有机板，导电布线线宽需要大于3_，将塑封集成电路通过插座固定到基板上，通过施加偏置电压应力，对塑封集成电路的漏电流进行测试，漏电流不得大于10mA，方可进行后续试验。
[0026]步骤3，对样品施加电压应力。
[0027]对塑封集成电路电源端、I/O端施加5v电压应力，其它引腿接地。将两端线引出进行漏电流监测，测试仪器选择精度需要高于1mA。
[0028]施加偏压更容易发现因外部离子污染芯片表面引起的问题，如:引起护层针孔、裂伤、被覆不良处等腐蚀以及漏电流等。
[0029]步骤4，对样品施加温度应力。
[0030]将塑封集成电路和基板放置在试验装置腔体内，施加温度100°C到135°C，利用升高环境温度来加速失效现象发生，采用[Θ 10C ]法则，加速因子每10°C提高I倍。[0031 ] 步骤5，对样品施加水汽。
[0032]通过蒸发去离子水，在试验腔体内模拟海洋环境湿气条件，湿度范围调节选择50% -100%，加速因子每10%提高I倍。
[0033]当湿度在50% -100%时，水汽便会通过环氧树脂渗入，当吸收水汽含量高于
0.17%时，会引起铝金属导线産生电化学腐蚀进而産生开路以及迀移生长现象，同时，水汽引发聚合物材料解聚、聚合物结合能力下降、腐蚀、空洞、线焊点脱开、引线间漏电、芯片与芯片粘片层脱开、焊盘腐蚀、金属化或引线间短路。
[0034]步骤6，对样品施加大气压力。
[0035]将固定样品的基板放置在试验装置腔体内，施加高压压力I个大气压力到3个大气压力。
[0036]在高压下塑封集成电路表面处于凝结的、高湿度环境中，以使水汽进入封装体内，暴露出封装中的弱点，如分层和金属化层的腐蚀。通过加压可以加速将水汽渗透入塑封集成电路壳内。加速因子每0.5大气压提高I倍。
[0037]步骤7，X射线内部缺陷检查:采用X射线对塑封集成电路内部的结构进行照相，检查是否存在腐蚀、离子迀移、裂缝、分层、芯片引线脱落等物理缺陷。
[0038]步骤8，对样品性能功能测试。
[0039]对基板上的塑封集成电路进行测试，判断是否满足产品性能、功能指标要求。
[0040]采用本发明所述方法进行评价试验，加速因子可以达到100倍以上:本发明12?96小时的评价试验，相当于传统湿热试验1000?4000小时。而且多次试验的结果表明，试验评价中发现的产品缺陷模式和故障测试覆盖率达到98%以上。
[0041]领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
【主权项】
1.一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，通过提高试验环境的温度、湿度、大气压力和偏置电压提高待评价塑封集成电路样品封装材料的吸湿率，从而提高评价速度；所述方法包括:对所述样品施加电压应力、施加温度应力、施加水汽、施加大气压力；通过X射线照相对所述样品进行内部缺陷检查，对所述样品进行测试，判断是否满足产品性能、功能指标要求。
2.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，在进行试验前还需对塑封集成电路进行筛选，通过测试选取性能功能合格的集成电路作为待评价塑封集成电路样品。
3.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，在进行试验前还需对所述样品表面进行清洁，去除表面油污，确保所述样品表面无破损、无裂隙、无变形、弓I线无损伤。
4.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，在进行试验前还需进行如下步骤: 制作氧化铝陶瓷基板或耐高温高湿的有机板，导电布线线宽大于3mm;将塑封集成电路通过插座固定到基板或有机板上，通过施加偏置电压应力，对塑封集成电路的漏电流进行测试，漏电流不得大于1mA ;将所述基板或有机板放置在试验装置腔体内。
5.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，对所述样品施加电压应力的方法是:对所述样品的电源端、I/O端施加5v电压应力，将所述样品的其它引腿接地，然后将5V电压连线和地线引出进行漏电流监测，测试仪器精度高于1mA。
6.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，对所述样品施加的温度为100°C?135°C。
7.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，对所述样品施加水汽的方法是:通过蒸发去离子水调节环境温度，湿度范围调节为 50%?100%。
8.根据权利要求1所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，对所述样品施加大气压力的范围为I?3个大气压力。
9.根据权利要求1、6、7、8中任意一项所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，对所述样品施加温度的加速因子为每10°C提高I倍，对所述样品施加水汽的加速因子为每10%提高I倍，对所述样品施加大气压力的加速因子为每0.5大气压提高I倍。
10.根据权利要求1?8中任意一项所述的一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，其特征在于，采用X射线照相对所述样品进行内部缺陷检查的内容为是否存在腐蚀、离子迀移、裂缝、分层、芯片引线脱落。
【专利摘要】本发明涉及一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法，所述方法包括：对所述样品施加电压应力、施加温度应力、施加水汽、施加大气压力，通过X射线照相对所述样品进行内部缺陷检查，对所述样品进行测试，判断是否满足产品性能、功能指标要求。本发明通过施加模拟海洋环境的高温、高压、高湿试验条件，加快塑封材料的湿透率，加快有机材料性能的退化，将原需花费2个月的海洋环境条件评价试验缩短至仅需1～2天即可完成。本发明考虑了湿度、温度、压力、偏置电应力等综合环境应力因子对塑封集成电路的劣化影响，并采用高倍率的X射线透视检查封装材料内部的缺陷，大幅度提高了评价试验的完整性、准确性。
【IPC分类】G01N23-18, G01R31-02, G01R31-28
【公开号】CN104597389
【申请号】CN201410812343
【发明人】阳辉
【申请人】北京自动测试技术研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月23日