一种海洋环境条件下塑封集成电路可靠性快速评价方法

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。

说明书

技术领域

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

国外研究统计报告显示，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。

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℃/90％R.H.、85℃/85％R.H.、 60℃/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1000h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

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。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

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。

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。

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、引线无损伤。

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10mA；将所述基板或 有机板放置在试验装置腔体内。

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。

进一步地，对所述样品施加的温度为100℃～135℃。

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％。

进一步地，对所述样品施加大气压力的范围为1～3个大气压力。

进一步地，对所述样品施加温度的每10℃提高1倍，对所述样品 施加水汽的加速因子为每10％提高1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1倍。

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、离子迁移、裂缝、分层、芯片引线脱落。

与现有技术相比，要发明具有以下优点：

(1)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；

(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

图1为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

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。

实施例采用的方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，试验前样品准备。

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、引线无损伤。

步骤2，试验前测试准备。

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3mm，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。

步骤3，对样品施加电压应力。

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。

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。

步骤4，对样品施加温度应力。

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℃到 135℃，利用升高环境温度来加速失效现象发生，采用[θ10℃]法则， 加速因子每10℃提高1倍。

步骤5，对样品施加水汽。

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1倍。

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 及迁移生长现象，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。

步骤6，对样品施加大气压力。

将固定样品的基板放置在试验装置腔体内，施加高压压力1个大 气压力到3个大气压力。

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1倍。

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、离子迁移、裂缝、分层、芯片 引线脱落等物理缺陷。

步骤8，对样品性能功能测试。

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。

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。

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。