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电子器件单片机封装的失效有哪些?
作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.07.23 浏览次数:1
信息摘要:
电子设备是非常复杂的系统,并且单片机封装过程的缺陷和失败也非常复杂。因此,对封装缺陷和故障的研究需要对封装过程有系统的了解,以便可以从多个角…

        电子设备是非常复杂的系统,并且单片机封装过程的缺陷和失败也非常复杂。因此,对封装缺陷和故障的研究需要对封装过程有系统的了解,以便可以从多个角度分析缺陷的原因。

 

单片机封装


封装的失效机理可分为两类:过应力和磨损

        压力过大的失效通常是瞬时的,并且是灾难性的。磨损故障是长期的累积损坏,通常首先表示为性能下降,然后是设备故障。失效载荷的类型可以分为机械载荷,热载荷,电载荷,辐射载荷和化学载荷。
        有许多因素会影响封装的缺陷和故障,材料成分和性能,封装设计,环境条件和工艺参数都会产生影响。确定影响因素是防止封装 缺陷和故障的基本前提。 
        影响因素可以通过实验或模拟方法确定。通常,使用物理模型方法和数值参数方法。对于更复杂的缺陷和故障机制,通常使用试错法来确定关键的影响因素,但是这种方法需要较长的测试时间和设备修改,低效率和高成本。 
        在分析故障机理的过程中,使用鱼骨图(因果图)显示影响因素是业界常用的方法。鱼骨图可以说明复杂的原因以及影响因素与封装 缺陷之间的关系,还可以区分多种原因并将其分类。 
        在生产应用中,有一种称为6Ms的鱼骨图:从六个维度分析影响因素:机器,方法,材料,尺寸,人力和自然力。 
封装失效有7种情况: 
        1.分层 
        2.吸湿膨胀系数(CHE),也称为吸湿膨胀系数(CME) 
        3.气相引起的裂纹(爆米花现象) 
        4.脆性断裂 
        5.韧性断裂 
        6.疲劳断裂 

        7.加速失败的因素

 

        塑料封装过程在封装失败中起着关键作用。塑料封装材料的水分扩散系数,饱和水分含量,离子扩散速率,热膨胀系数和吸湿膨胀系数等特性将极大地影响故障率。
        导致加速故障的主要因素是湿度,温度,污染物和溶剂环境,残余应力,自然环境应力,制造和组装负载以及综合负载应力条件。 
        水分会加速塑料封装的微电子设备的分层,破裂和腐蚀破坏。在塑料封装 的设备中,水分是重要的故障加速因素。 
        与由湿气引起的破坏加速有关的机理包括粘结表面退化,吸湿膨胀应力,水蒸气压力,离子迁移以及模塑料特性的变化。水分会改变模塑料的玻璃化转变温度Tg,弹性模量和体积电阻率。 
        温度是另一个关键的故障加速因素。与模塑料的玻璃化转变温度有关的温度水平,各种材料的热膨胀以及由此产生的热机械应力通常用于评估温度对封装失效的影响。 


单片机封装


        温度对封装失效的另一个影响因素是它将改变与温度相关的封装材料性能,水分扩散系数和金属间扩散。 
        污染物和溶剂型环境污染物为引发和扩大故障提供了场所。污染的主要来源是空气污染物,湿气,助焊剂残留物,塑料封装 材料中的不干净例子,由热降解引起的腐蚀性元素以及芯片结合剂从试剂中排出的副产物(通常是环氧树脂)。 
        塑料封装通常不会被腐蚀,但是水分和污染物会在塑料封装化合物中扩散并到达金属零件,从而导致塑料封装 设备中的金属零件腐蚀。 
        残余应力芯片键合会产生单一应力。应力水平的大小主要取决于管芯附着层的特性。由于模塑料的收缩率大于其他封装 材料的收缩率,因此模制过程中产生的应力非常大。应力测试芯片可用于确定组装应力。 
        自然环境压力在自然环境中,模塑料可能会降解。降解的特征在于聚合物键的断裂,这通常是固体聚合物转化为含有单体,二聚体和其他低分子量物质的粘性液体。 
        升高的温度和封闭的环境通常会加速降解。阳光和大气中的臭氧层中的紫外线是降解的强大催化剂,可通过切割环氧树脂的分子链来引起降解。 
        将塑料封装的设备与容易引起降解的环境隔离开来,并且使用抗降解聚合物都是防止降解的方法。需要在高温和潮湿环境下工作的产品需要使用抗降解聚合物。  


单片机封装


        制造和组装负载制造和组装条件可能会导致封装故障,包括高温,低温,温度变化,工作负载以及由于模塑料的流动而施加在键合线和芯片基座上的负载。在塑料封装 的组装过程中发生的爆米花现象就是一个典型的例子。 
        多方面的负载应力条件在制造,组装或操作过程中,通常会同时存在诸如温度和湿度之类的故障加速因素。负载和应力的综合条件通常会进一步加速故障。此功能通常用于加速测试设计中,以筛选缺陷零件并识别易损坏的封装 设备。 
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