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IC芯片等產品高溫測試失效原因分析

作者:編輯:來源:發布時間:2020-06-12 10:28:00

一、問題描述

因有一款產品在COB功能檢測完全正常,但在后工序生產中有部份產品在高溫時出現功能不良,當溫度降低后又恢復功能的不穩定現象。另外,根據客戶提供的資料,該批產品所使用的IC表面可能有“傷痕”。

二、原因分析

該產品的高溫失效問題,與COB各材料都有著密切的關系: PCB、IC、邦定線、黑膠。但最主要的原因是在IC質量有缺陷的前提下,由于黑膠、邦定線、PCB各部分的熱膨脹系數(CTE),在高溫條件下,黑膠可能拉動邦定線,導致接觸不良使得IC功能喪失。在低溫條件下則不會發生上述問題。材料的CTE是電子產品產生內應力的重要原因之一,當各種材料的CTE不一致時,在高溫的條件下,由于材料受熱之后膨脹的程度不同,就可能出現功能失效、短路斷路等問題。各種材料的CTE的影響因素如下:
1、PCB的因素
PCB的類型(Fr-4、 CEM1、CEM3)、PCB的厚度(薄板、厚板)不同都會對黑膠產品產生影響。Fr-4 本身的CTE比CEM-1和CEM-3要低得多,如果黑膠CTE過大,在Fr-4 板上體現得越明顯。另外,板材越厚,CTE越低,板材越薄,CTE越高。
2、邦定線的因素
邦定線的長度、大小與其能承受的拉力成反比,如果邦定線很長,即使很微小熱膨脹導致的應力都可以將其拉斷,反之亦然。另外IC線數過密,封膠時黑膠不能完全填充內部的孔隙就已經固化,這樣產品經過受熱或冷卻,黑膠CTE會明顯增大。
3、黑膠本身的因素
這個是最重要的因素,不同的黑膠產品所使用的填料(碳酸鈣、氧化硅、氧化鋁等)及用量(40~100份)都不盡相同,使用不同的填料生產出來,黑膠產品的CTE差別很大。而填料的用量越大的話,CTE就會越低。對于CTE要求較嚴的產品應該采用高填料填充量的黑膠產品。
4、IC的因素

芯片的大小高度等對黑膠的影響不是很大,但過大或者過高的IC會影響黑膠的觸變性,而且封膠面積越大,導致應力產生的可能性就越大。另外,IC的質量也關系到高溫功能測試能否正常的重要因素。該產品的高溫測試是在60℃下進行測試的,在該條件下,各種材料的膨脹程度并不大,黑膠在Tg以下的CTE為45ppm/℃,不足以拉斷邦定線導致功能喪失。黑膠在120~130℃的條件下固化60分鐘,Tg 可以達到130℃左右。根據聚合物時溫等效原理,在溫度不變的情況下,延長固化時間與在固化時間不變的情況下,提高固化溫度,都可以提高產品Tg。固化時間、固化溫度對Tg的影響如下:


固化時間與溫度關系

高Tg的產品勢必有較高的CTE,對于CTE要求較嚴的產品則必須在不影響產品質量的前提下可以采用以下方法來降低材料膨脹程度:.
1、在中溫條件下(120℃左右)固化。
2、采用分別升溫的方法,先在80~90℃下固化20分鐘左右,在提升到高溫。
3、采用填充量較高的黑膠產品。.

三、建議方案

根據客戶的實際情況和需求,采用填料填充量為70 phr的高填充量黑膠,為了降低熱膨脹程度,建議客戶采用在以下條件進行固化:常溫升溫至80℃,恒溫20分鐘,升溫至120℃,恒溫60分鐘,再降溫到80℃,保持10分鐘,此時可以打開高溫老化試驗箱取出。(該固化條件只適用于該產品,其它產品建議采用原固化條件或根據產品特性而定)
此文關鍵字:技術文章

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