不知大家在平時(shí)的工作中是否遇到過(guò)類(lèi)似的問(wèn)題：在量產(chǎn)過(guò)程中，封裝遇到批次性異常，涉案數(shù)量較多，報(bào)廢成本太高；或者客戶急需這批貨來(lái)?yè)屨际袌?chǎng)。這時(shí)，如何進(jìn)行針對(duì)性驗(yàn)證，以判斷該異常是否對(duì)產(chǎn)品可靠性有影響？客戶是否可以放心將產(chǎn)品投入市場(chǎng)？

這篇文章原本計(jì)劃放在《封裝遇到異常時(shí)應(yīng)如何正確抽樣驗(yàn)證？》之后發(fā)布。然而，有趣的是，前一篇文章的點(diǎn)擊量并不理想，似乎大家對(duì)這一話題興趣不大，導(dǎo)致我一直拖拖拉拉到現(xiàn)在。不過(guò)，如果不寫(xiě)這篇文章，光告訴大家如何抽樣，而不說(shuō)明具體做哪些驗(yàn)證，事情就無(wú)法形成閉環(huán)。因此，我決定還是簡(jiǎn)單提一下這個(gè)話題！

既然是討論封裝對(duì)可靠性的影響，那就應(yīng)該從可靠性驗(yàn)證流程出發(fā)，探討下各可靠性可能引起的封裝類(lèi)失效機(jī)制！先來(lái)看看塑封類(lèi)產(chǎn)品典型的可靠性驗(yàn)證流程：

這個(gè)圖中我們可以看到，塑封類(lèi)產(chǎn)品在整個(gè)封裝可靠性驗(yàn)證過(guò)程中所需要經(jīng)歷的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)主要為Solderability、Precondition、HTSL、TCT、HAST等，我們一一來(lái)進(jìn)行刨析其在封裝層面所需要考慮的問(wèn)題：

Solderability：評(píng)估封裝引腳在焊接過(guò)程中對(duì)焊錫的附著能力，使焊料和引腳表面能牢固結(jié)合確保焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接可靠性。封裝過(guò)程中，針對(duì)其影響較大的則是溫度引起的氧化，以及濕度引起的腐蝕等！

Precondition：評(píng)估的是封裝結(jié)束后至上板前，在濕氣侵入后，經(jīng)過(guò)Reflow的瞬間高溫沖擊引起的機(jī)械應(yīng)力影響，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為分層。驗(yàn)證過(guò)程中的Reflow項(xiàng)由于在極短時(shí)間內(nèi)將芯片整體溫度升高至220℃~260℃，因此對(duì)以下因素導(dǎo)致的分層至關(guān)重要：內(nèi)部濕氣受熱迅速膨脹、溫度引起的氧化、濕度引起的腐蝕等，這些都會(huì)降低界面結(jié)合力。因此，Reflow是考核界面分層及熱膨脹產(chǎn)生應(yīng)力影響的重要手段。

HTSL：評(píng)估的是封裝在高溫環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為材料老化、界面分層及電氣性能退化。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，器件在高溫（如125°C~200°C）下長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，因此對(duì)以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：高溫引起的金屬化層氧化、塑封材料退化、焊點(diǎn)金屬間化合物生長(zhǎng)等，這些都會(huì)降低器件的可靠性和性能穩(wěn)定性。其中金屬間化合物生長(zhǎng)引起的失效尤為典型。

TCT：評(píng)估的是封裝在溫度急劇變化的環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為材料疲勞、界面分層及焊點(diǎn)失效。驗(yàn)證過(guò)程中，器件在極端溫度之間循環(huán)變化（如-65℃至150℃），因此對(duì)以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：熱膨脹系數(shù)不匹配引起的機(jī)械應(yīng)力、溫度循環(huán)導(dǎo)致的材料疲勞、焊點(diǎn)裂紋擴(kuò)展等，這些都會(huì)降低器件的機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接可靠性。

HAST：評(píng)估的是封裝在高濕度、高溫及高壓環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為濕氣滲透、腐蝕及界面分層。驗(yàn)證過(guò)程中，器件在高溫高濕高壓條件下（如130°C、85% RH、2.3 atm）加速老化，因此對(duì)以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：濕氣滲透引起的金屬化層腐蝕、塑封材料吸濕膨脹、界面結(jié)合力下降等，這些都會(huì)降低器件的可靠性和電氣性能。

這幾項(xiàng)內(nèi)容，大都涵蓋了溫度引起的氧化、濕度引起的腐蝕，可靠性過(guò)程中均存在材料老化，那么他們各自的側(cè)重點(diǎn)又在哪里呢？

Solderability：主要考慮的是封裝生產(chǎn)過(guò)程中外引腳的氧化與腐蝕對(duì)焊錫附著能力的影響；

Preconditon：其操作流程為吸濕之后對(duì)器件進(jìn)行Refolw，由于Refolw的瞬時(shí)高溫特性，因此是考核濕氣迅速膨脹引起分層，以及瞬時(shí)高溫引起不同材料界面的應(yīng)力增加對(duì)分層考核至關(guān)重要；

注：關(guān)于濕氣影響部分在《JEDEC包裝規(guī)范——塑封產(chǎn)品儲(chǔ)存超過(guò)有效期應(yīng)如何評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)？》一文中有詳細(xì)介紹，本文主要考慮生產(chǎn)過(guò)程異常引起的風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中濕氣影響較小，因此主要討論P(yáng)recondition中Reflow的影響；

HTSL：其溫度雖為高溫存儲(chǔ)，但溫度遠(yuǎn)低于Reflow，且是恒溫條件下進(jìn)行，因此其對(duì)界面分層的影響并不如Reflow及TCT這樣猛烈；而長(zhǎng)時(shí)間的高溫效應(yīng)對(duì)金屬化合物界面的老化影響最大，因此封裝主要用于考核金屬間化合物界面的疲勞效應(yīng)；

TCT：雖最高溫度不如Reflow高，但其特性為高低溫沖擊，對(duì)于界面分層以及芯片內(nèi)部物理?yè)p傷等尤為有效；

HAST：高溫、高濕、高壓進(jìn)行濕氣侵入驗(yàn)證，但其溫度低于Reflow和TCT，因此其對(duì)分層的影響主要體現(xiàn)在濕度對(duì)其的界面腐蝕上；以及評(píng)估濕氣對(duì)金屬及金屬間化合物的腐蝕引起的其他風(fēng)險(xiǎn)(比如因IMC層腐蝕引起的焊球脫落)；

在封裝出現(xiàn)異常后，我們先需考慮該異常會(huì)引起什么樣的失效，再結(jié)合上述可靠性的主要考核目的，評(píng)估異常與可靠性失效的相關(guān)性，再對(duì)如何選擇驗(yàn)證項(xiàng)做出正確的判斷。舉例說(shuō)明：

一批產(chǎn)品封裝2nd bond拉力偏低，其可能存在的失效則是2nd bond剝離或斷裂引起的open，那么界面分層以及框架/塑封料之間的熱膨脹系數(shù)差異引起的機(jī)械應(yīng)力則可能導(dǎo)致失效，因此需進(jìn)行reflow+TCT驗(yàn)證；

1st bond 推力不足，除同上需考慮應(yīng)力引起的機(jī)械應(yīng)力外，同時(shí)需考慮推力不足最根本的原因?yàn)镮MC降低，而濕度對(duì)金屬間化合物具有腐蝕作用，因此除需考慮上述提到的reflow+TCT，還需考慮HAST；

焊盤(pán)peeling、cratering；通常peeling和cratering不會(huì)導(dǎo)致1st bond結(jié)合力不足，因此僅需考慮pad底部受損所引起的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)僅需進(jìn)行TCT驗(yàn)證即可。