導(dǎo)語：塑封電子元器件防潮探究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：介紹了一種利用利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在TQFP塑封器件表面沉積SiNx薄膜，以提高防水性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了方法的有效性。

關(guān)鍵詞：電子封裝;防潮;塑封;元器件

1引言

伴隨著集成電路工藝的迅猛發(fā)展，集成電路封裝工藝朝著高密度、小體積、重量輕、低成本、高可靠性的方向發(fā)展。電子封裝(ElectronicPackages)屬于電子產(chǎn)品后段的工藝技術(shù),它的目的是給集成電路芯片一套組織構(gòu)架。

塑料封裝同傳統(tǒng)的陶瓷等氣密性封裝形式相比，更能滿足低成本、小體積、重量輕和高密度的要求。水汽對(duì)器件的影響早在封裝器件出現(xiàn)時(shí)就已出現(xiàn)。隨著電子集成技術(shù)的發(fā)展，電子器件的尺寸越來越小，芯片上的線寬越來越窄。對(duì)復(fù)雜電子系統(tǒng)的廣泛需要要求系統(tǒng)中關(guān)鍵電子集成電路具有更高的可靠性。這些集成電路應(yīng)該能夠抵抗?jié)撛诘沫h(huán)境應(yīng)力，陰止遷移離子和水汽進(jìn)入電路，防止機(jī)械損傷等。由水汽導(dǎo)致的器件可靠性問題主要有腐蝕、分層和開裂。

水汽的侵入會(huì)導(dǎo)致集成電路中金屬的氧化和腐蝕。金屬在潮濕環(huán)境中的氧化速率和類型是導(dǎo)致電阻變化的一個(gè)主要機(jī)制。鋁線的電化學(xué)腐蝕是集成電路器件中一種非常嚴(yán)重的失效形式，它不但存在于塑料封裝中，在氣密性封裝中也時(shí)有發(fā)生閉。電化學(xué)腐蝕將導(dǎo)致鋁線開路和枝晶的生長。

2研究現(xiàn)狀

為了減少由水汽引起的可靠性問題，各國的研究人員進(jìn)行了不懈的努力以降低器件中的水汽含量。目前常采用的方法一是改進(jìn)封裝材料的特性，以降低材料的吸水性，提高材料之間的粘結(jié)性，但其效果非常有限，另一種方法是在各種封裝形式上沉積水汽阻擋層，降低水汽的滲透率，這種方法通常適用于對(duì)可靠性有特殊要求的場合，如汽車電子等。

3研究方法

采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）方法沉積霧劑薄膜作為塑封封裝中的水汽和離子阻擋層。測試樣品為在LAUFFER的LHMS28型遞模注塑機(jī)上封裝好的64腳TQFP，尺寸10X10mm，厚度為14mm。使用的封裝料是SUMITOMO公司生產(chǎn)的EME6600環(huán)氧樹脂。樣品分為光面和毛面兩種，每個(gè)樣品中都在芯片襯墊上用銀漿粘貼了3x3mm的硅片。銀漿的熱處理溫度為150度，時(shí)間為30min。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)利用增重法測定TTQFP器件在30℃/80%RH、600℃/60%RH、85℃/60%RH和85℃/80%RH四種溫濕環(huán)境中的吸水曲線，如圖1所示。

從圖中可以看出溫度和濕度條件對(duì)器件吸水性能的影響都很大。在同樣的濕度條件下，溫度從30℃提高到85℃(80%RH)，或著從60℃提高到85℃(60%RH)，器件吸水含量達(dá)到平衡的時(shí)間都大大縮短了，并且平衡時(shí)器件中水汽的含量也都有了很大的提高。溫度條件相同時(shí)(85℃)，當(dāng)濕度條件從60%RH增加到80%RH，器件吸水速率無明顯變化，而平衡時(shí)水汽的含量卻提高了。

該實(shí)驗(yàn)還利用傳感器法測定了在同一濕度條件下(85%RH)，溫度對(duì)TQFP器件中吸水速率的影響。由于傳感器的電容值與器件的吸水量存在線性關(guān)系，因此該曲線也就反映了器件的吸水量隨時(shí)間的變化關(guān)系?？梢钥闯鲈谕瑯拥臐穸葪l件下，隨著溫度的升高，器件的吸水量達(dá)到平衡的時(shí)間大大縮短了，平衡時(shí)器件的吸水量也有了很大的提高，這與增重法得到的結(jié)果相一致。由擴(kuò)散原理可知，水汽在塑封料中的擴(kuò)散應(yīng)遵循FICk擴(kuò)散方程。一維Fick擴(kuò)散方程的一級(jí)近似解可表示為指數(shù)函數(shù)，C=Pl一P2*exp(P3*t)。公式中的C代表了傳感器的電容值;t代表了器件在環(huán)境中放置的時(shí)間，Pl是吸水達(dá)到平衡時(shí)所對(duì)應(yīng)的飽和電容值;P2是平衡時(shí)的電容值與擴(kuò)散開始時(shí)電容值的差值，P3是曲線的曲率，正比于擴(kuò)散系數(shù)，對(duì)于用同一種濕度傳感器測量所得到的曲線，P3可用于比較水汽擴(kuò)散的速率。由此可得在85℃/85%RH和65℃/85%RH條件下的擬合曲線，并且由擬合曲線可以得到P1，P2以及P3的值。從而我們可以知道器件的擴(kuò)散系數(shù)是與溫度有關(guān)的參數(shù)，我們用公式P3=P0*exP(一E/KT)來擬合P3與溫度的關(guān)系。公式中的E為擴(kuò)散過程的激活能，K為玻爾茲曼常數(shù)。由此可以看出，InP3與l/KT成一直線關(guān)系，說明我們使用的擬合公式能夠真實(shí)地反映器件中水汽的擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系，具有一定的正確性。通過直線的斜率，我們得到了擴(kuò)散過程的激活能為753708E-20J(047106ev)

為了提高TQFP器件的防潮性能，減少器件中的水汽含量和分層開裂失效的紀(jì)律，我們采用了在塑封器件表面沉積無機(jī)薄膜的方法來降低水汽的透過率。

5結(jié)論

研究實(shí)驗(yàn)所采用的方法對(duì)于塑封元器件防潮具有較好作用，濕度和溫度對(duì)防水性能都有影響，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在TQFP塑封器件表面沉積SiNx薄膜，以提高防水性能。

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