隨著電子器件行業(yè)日新月異的發(fā)展，涌出了越來越多，越來越先進(jìn)的不同樣式，不同功效的元件。

      可是電子器件的使用壽命一直是困擾我們的難題，使電子產(chǎn)品的可靠性不能被保障。如今隨著可靠性的不斷發(fā)展，對這方面的研究也越來越多，今天我們先和大家一起了解一下由封裝引起的微電子器件失效機理。

      失效機理是指失效的原因，分析器件為什么失效，研究它們失效的物理，化學(xué)反應(yīng)過程，以便采取有效措施，消滅或控制這些失效機理的發(fā)生。

1.封裝材料α射線引起的軟誤差

1)產(chǎn)生機理：

      鈾或釷等放射性元素是集成電路封裝材料中天然存在的的雜質(zhì)，這些材料發(fā)射的α粒子進(jìn)入硅中時，在粒子經(jīng)過的路徑上產(chǎn)生電子-空穴對，這些電子-空穴對在電場的作用下被電路結(jié)點收集，引起電路誤動作，產(chǎn)生軟誤差。

2)改進(jìn)措施：

      ①提高封裝材料的純度，減少α粒子的來源；

      ②片表面涂阻擋層，如聚酸銨系列有機高分子化合物；

      ③從器件設(shè)計入手，增加存儲單元單位電荷存儲容量，如采用介電系數(shù)大的材料或溝槽結(jié)構(gòu)電容，增大儲存電容面積；

      ④優(yōu)化電路設(shè)計，從電路設(shè)計入手，采用糾錯碼(Error Correcting Code,ECC)技術(shù)；

      ⑤改進(jìn)時序控制電路，DRAM的使用中采取復(fù)雜的時序控制電路，縮短位線電壓的浮動時間。

2. 水汽引起的分層效應(yīng)

1) 產(chǎn)生機理：

      塑封材料中的水分在高溫下迅速膨脹使塑封材料與其附著的其他材料間發(fā)生分離，嚴(yán)重時會使塑封體爆裂。

2) 改進(jìn)措施：

      ①減少塑封體內(nèi)部氣泡，避免塑封體裂紋的產(chǎn)生，如采取樹脂預(yù)熱時溫差工藝；

      ②減小金屬框架對封裝的影響，比如為了提高塑封IC的可靠性，塑封用的金屬框架應(yīng)選銅質(zhì)引線框架，以達(dá)到良好的熱匹配，外引線鎖腳的鎖定和潮氣隔離結(jié)構(gòu)，增加工序去除塑封沖制成形時的毛刺，減小應(yīng)力；

      ③電裝要求。拆包裝后必須在24小時內(nèi)裝配完器件，沒有裝配完成的器件需要保存在干燥的氣氛中，否則要進(jìn)行高溫烘烤，才能進(jìn)行電裝。

3. 金屬化腐蝕

1)產(chǎn)生機理；

     ①化學(xué)腐朽。集成電路存放在高溫，高濕環(huán)境中會產(chǎn)生鋁的化學(xué)腐朽，如果鋁暴露在干燥的空氣中會形成一層三氧化二鋁的保護(hù)膜，使其不再氧化，避免化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生；但是有潮氣存在時，就會產(chǎn)生氫氧化鋁，氫氧化鋁可溶于酸也可溶于堿，當(dāng)外部有物質(zhì)到達(dá)鋁表面時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

      ②電化學(xué)腐蝕。集成電路存放在高溫，高濕環(huán)境中會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生氫氧化鋁；

      ③外引線腐蝕。管退材料多用柯伐，它是鐵鈷鎳的合金，使用中長引起腐蝕。

2) 改進(jìn)措施：

      ①改用低吸濕性樹脂，提高樹脂純度，減少其中所含鈉離子，氯離子等有害雜質(zhì)；

      ②降低樹脂的熱膨脹系數(shù)，添加耦合劑，改變引線框架形狀，以改善材料間的粘合強度，防止引線框和樹脂界面進(jìn)入水分；

      ③芯片表面加鈍化層保護(hù)，如氯化硅，二氧化硅，磷硅玻璃，有機涂料等，其中以等離子體淀積的氯化硅薄膜效果明顯；

      ④開發(fā)耐腐蝕布線材料和工藝，如利用等離子體放電的鋁表面氧化，利用砷，磷等的離子注入提高鋁布線膜質(zhì)，另在納米工藝技術(shù)中用銅代替鋁作為互連線使用。

4. 鍵合引線失效

1) 產(chǎn)生機理：

      塑封材料中的水分在高溫下迅速膨脹使塑封材料與其附著的其他材料間發(fā)生分離，嚴(yán)重時會使塑封體爆裂。

2) 改進(jìn)措施：

      ①彎引線時為防止將過大應(yīng)力加在管座和引線之間，應(yīng)將彎曲點和管座間的引線用工具加以固定，彎曲時應(yīng)防止工具碰到管座，更不能用手夾著管座來彎折引線；

      ②不要對引線進(jìn)行反復(fù)彎折，應(yīng)避免對扁平形狀得引線進(jìn)行橫向彎折，沿引線“軸向”施加過大應(yīng)力（拉力）時，會導(dǎo)致器件得密封性遭到損壞。