Power QFN器件封裝中第二焊點(diǎn)脫落問題及改進(jìn)的研究.pdf

1、PQFN（Power Quad Flat No Lead）封裝器件是基于方形平面無管角（QFN，Quad Flat No Lead）封裝器件開發(fā)的方形平面無管角大功率開關(guān)器件,它由混合信號技術(shù)將普通模擬電路、高速 CMOS電路及高電壓功率驅(qū)動(dòng)電路組合封裝在一個(gè)器件內(nèi)的一種功率開關(guān)器件。主要應(yīng)用在高功率的汽車電子設(shè)備，工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中。PQFN封裝器件主要的失效模式有功率芯片斷裂、鋁線導(dǎo)致的芯片損傷、金球脫落、金線第二焊點(diǎn)脫落等問題。

2、r>　　在可靠性實(shí)驗(yàn)之后，封裝半導(dǎo)體普遍存在第一焊點(diǎn)和第二焊點(diǎn)脫落問題，對于第一焊點(diǎn)相關(guān)問題，在國內(nèi)外有很多研究文獻(xiàn)報(bào)道，而對于第二焊點(diǎn)的脫落問題則研究報(bào)道較少。因所出現(xiàn)問題涉及封裝材料、加工環(huán)境、加工條件等多種因素及其彼此相互影響，第二焊點(diǎn)脫落作為半導(dǎo)體PQFN器件封裝可靠性中普遍存在的問題已成為影響整個(gè)器件封裝質(zhì)量的關(guān)鍵，所涉及的技術(shù)及相關(guān)理論研究具有非常重要的實(shí)際意義和推動(dòng)封裝技術(shù)進(jìn)展的學(xué)術(shù)意義。本論文通過以PQFN封裝器件中SO

3、BA類產(chǎn)品為研究實(shí)例，對第二焊點(diǎn)脫落問題及改進(jìn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　論文首先對應(yīng)用中失效后的PQFN器件SOBA產(chǎn)品進(jìn)行了電學(xué)性能分析，得到是金線第二焊點(diǎn)脫落或斷裂導(dǎo)致了器件失效的原因。失效分析結(jié)果顯示第二焊點(diǎn)區(qū)域的框架表面之間出現(xiàn)分層和污染情況，而分層和污染是能夠?qū)е陆鹁€第二焊點(diǎn)脫落的可能原因，進(jìn)而采用有限元模型分析和現(xiàn)代儀器分析對出現(xiàn)的第二焊點(diǎn)分層和污染進(jìn)行了研究分析。
　　論文研究了封裝所用塑封膠與框架表面分層的機(jī)

4、理，并通過為SOBA產(chǎn)品的單個(gè)器件和客戶應(yīng)用建立有限元模型分析了第二焊點(diǎn)區(qū)域的分層與第二焊點(diǎn)脫落或斷裂的關(guān)系。同時(shí)，采用次級離子質(zhì)譜分析、X射線光電子能譜、俄歇電子能譜和傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析等手段研究了SOBA產(chǎn)品的第二焊點(diǎn)區(qū)域的污染，并對所用原材料也做了分析。最終，在SOBA產(chǎn)品的第二焊點(diǎn)區(qū)域發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致第二焊點(diǎn)區(qū)域分層和污染的聚二甲硅氧烷，而且在所用膠帶中也發(fā)現(xiàn)了同樣的成分。
　　論文采用改進(jìn)型的膠帶及增加等離子清洗工藝以解決