一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路可靠性領域，尤其涉及一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法。
【背景技術】
[0002]國外研宄統計報告顯示，環境應力造成集成電路產品故障的比例中，鹽霧占4%、沙塵占6%、振動占28%、溫濕度高達60%，所以溫濕度對于集成電路產品的影響特別顯著。海洋環境主要是高熱和高濕環境，這種環境對于塑封集成電路是非常嚴酷的，如果塑封集成電路封裝的不好，濕氣會沿者塑封材料與導線之間的縫隙滲入封裝的芯片中，造成塑封集成電路出現爆米花效應、金屬化區域腐蝕斷路、管腳間污染造成之短路等，嚴重影響艦船設備的服役能力和長期使用可靠性。
[0003]目前，塑封集成電路可靠性評估主要采用高溫高濕試驗，將樣品置于各種溫度、濕度條件下，對塑封集成電路耐溫濕能力進行測試。現有的高溫高濕試驗(如:40°C/90%R.H.,85°C /85% R.H.,60°C /95% R.H.)用于評價海洋環境條件下集成電路可靠性存在的問題是，所需的時間較長，通常需要100h以上進行考核，且難以發現塑封集成電路高溫高濕條件下的某些特定失效。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法。所述方法通過提高試驗環境的溫度、濕度和大氣壓力提高，提高樣品封閉材料的吸濕率，從而加快其發生故障的速度，縮短評價時間。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，包括以下步驟:對所述樣品施加電壓應力、施加溫度應力、施加水汽、施加大氣壓力，通過X射線照相對所述樣品進行內部缺陷檢查，對所述樣品進行測試，判斷是否滿足產品性能、功能指標要求。
[0007]進一步地，在進行試驗前還需對塑封集成電路進行篩選，通過測試選取性能功能合格的集成電路作為待評價塑封集成電路樣品。
[0008]進一步地，在進行試驗前還需對所述樣品表面進行清潔，去除表面油污，確保所述樣品表面無破損、無裂隙、無變形、弓I線無損傷。
[0009]進一步地，在進行試驗前還需進行如下準備工作:制作氧化鋁陶瓷基板或耐高溫高濕的有機板，導電布線線寬大于3_ ;將塑封集成電路通過插座固定到基板或有機板上，通過施加偏置電壓應力，對塑封集成電路的漏電流進行測試，漏電流不得大于1mA ;將所述基板或有機板放置在試驗裝置腔體內。
[0010]進一步地，對所述樣品施加電壓應力的方法是:對所述樣品的電源端、I/O端施加5v電壓應力，將所述樣品的其它引腿接地，然后將兩端線引出進行漏電流監測，測試儀器精度高于1mA。
[0011]進一步地，對所述樣品施加的溫度為100°C?135°C。
[0012]進一步地，對所述樣品施加水汽的方法是:通過蒸發去離子水調節環境溫度，濕度范圍調節為50%?100%。
[0013]進一步地，對所述樣品施加大氣壓力的范圍為I?3個大氣壓力。
[0014]進一步地，對所述樣品施加溫度的每10°C提高I倍，對所述樣品施加水汽的加速因子為每10%提高I倍，對所述樣品施加大氣壓力的加速因子為每0.5大氣壓提高I倍。
[0015]進一步地，采用X射線照相對所述樣品進行內部缺陷檢查的內容為是否存在腐蝕、離子迀移、裂縫、分層、芯片引線脫落。
[0016]與現有技術相比，要發明具有以下優點:
[0017](I)本發明通過施加模擬海洋環境的高溫、高壓、高濕試驗條件，加快塑封材料的濕透率，加快有機材料性能的退化，將原需花費2個月的海洋環境條件評價試驗縮短至僅需I?2天即可完成；
[0018](2)本發明考慮了濕度、溫度、壓力、偏置電應力等綜合環境應力因子對塑封集成電路的劣化影響，并采用高倍率的X射線透視檢查封裝材料內部的缺陷，大幅度提高了評價試驗的完整性、準確性。前期多次驗證實施結果表明，試驗評價中發現的產品缺陷模式和故障測試覆蓋率達到98%以上。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0021]實施例采用的方法流程圖如圖1所示，包括以下步驟:
[0022]步驟1，試驗前樣品準備。
[0023]選取性能功能合格的樣品。清潔塑封集成電路樣品表面和去除表面油污，確保選取的樣品表面無破損、無裂隙、無變形、弓I線無損傷。
[0024]步驟2，試驗前測試準備。
[0025]制作氧化鋁陶瓷基板或耐高溫高濕的有機板，導電布線線寬需要大于3_，將塑封集成電路通過插座固定到基板上，通過施加偏置電壓應力，對塑封集成電路的漏電流進行測試，漏電流不得大于10mA，方可進行后續試驗。
[0026]步驟3，對樣品施加電壓應力。
[0027]對塑封集成電路電源端、I/O端施加5v電壓應力，其它引腿接地。將兩端線引出進行漏電流監測，測試儀器選擇精度需要高于1mA。
[0028]施加偏壓更容易發現因外部離子污染芯片表面引起的問題，如:引起護層針孔、裂傷、被覆不良處等腐蝕以及漏電流等。
[0029]步驟4，對樣品施加溫度應力。
[0030]將塑封集成電路和基板放置在試驗裝置腔體內，施加溫度100°C到135°C，利用升高環境溫度來加速失效現象發生，采用[Θ 10C ]法則，加速因子每10°C提高I倍。[0031 ] 步驟5，對樣品施加水汽。
[0032]通過蒸發去離子水，在試驗腔體內模擬海洋環境濕氣條件，濕度范圍調節選擇50% -100%，加速因子每10%提高I倍。
[0033]當濕度在50% -100%時，水汽便會通過環氧樹脂滲入，當吸收水汽含量高于
0.17%時，會引起鋁金屬導線産生電化學腐蝕進而産生開路以及迀移生長現象，同時，水汽引發聚合物材料解聚、聚合物結合能力下降、腐蝕、空洞、線焊點脫開、引線間漏電、芯片與芯片粘片層脫開、焊盤腐蝕、金屬化或引線間短路。
[0034]步驟6，對樣品施加大氣壓力。
[0035]將固定樣品的基板放置在試驗裝置腔體內，施加高壓壓力I個大氣壓力到3個大氣壓力。
[0036]在高壓下塑封集成電路表面處于凝結的、高濕度環境中，以使水汽進入封裝體內，暴露出封裝中的弱點，如分層和金屬化層的腐蝕。通過加壓可以加速將水汽滲透入塑封集成電路殼內。加速因子每0.5大氣壓提高I倍。
[0037]步驟7，X射線內部缺陷檢查:采用X射線對塑封集成電路內部的結構進行照相，檢查是否存在腐蝕、離子迀移、裂縫、分層、芯片引線脫落等物理缺陷。
[0038]步驟8，對樣品性能功能測試。
[0039]對基板上的塑封集成電路進行測試，判斷是否滿足產品性能、功能指標要求。
[0040]采用本發明所述方法進行評價試驗，加速因子可以達到100倍以上:本發明12?96小時的評價試驗，相當于傳統濕熱試驗1000?4000小時。而且多次試驗的結果表明，試驗評價中發現的產品缺陷模式和故障測試覆蓋率達到98%以上。
[0041]領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明權利要求所限定的范圍。
【主權項】
1.一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，通過提高試驗環境的溫度、濕度、大氣壓力和偏置電壓提高待評價塑封集成電路樣品封裝材料的吸濕率，從而提高評價速度；所述方法包括:對所述樣品施加電壓應力、施加溫度應力、施加水汽、施加大氣壓力；通過X射線照相對所述樣品進行內部缺陷檢查，對所述樣品進行測試，判斷是否滿足產品性能、功能指標要求。
2.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，在進行試驗前還需對塑封集成電路進行篩選，通過測試選取性能功能合格的集成電路作為待評價塑封集成電路樣品。
3.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，在進行試驗前還需對所述樣品表面進行清潔，去除表面油污，確保所述樣品表面無破損、無裂隙、無變形、弓I線無損傷。
4.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，在進行試驗前還需進行如下步驟: 制作氧化鋁陶瓷基板或耐高溫高濕的有機板，導電布線線寬大于3mm;將塑封集成電路通過插座固定到基板或有機板上，通過施加偏置電壓應力，對塑封集成電路的漏電流進行測試，漏電流不得大于1mA ;將所述基板或有機板放置在試驗裝置腔體內。
5.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，對所述樣品施加電壓應力的方法是:對所述樣品的電源端、I/O端施加5v電壓應力，將所述樣品的其它引腿接地，然后將5V電壓連線和地線引出進行漏電流監測，測試儀器精度高于1mA。
6.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，對所述樣品施加的溫度為100°C?135°C。
7.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，對所述樣品施加水汽的方法是:通過蒸發去離子水調節環境溫度，濕度范圍調節為 50%?100%。
8.根據權利要求1所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，對所述樣品施加大氣壓力的范圍為I?3個大氣壓力。
9.根據權利要求1、6、7、8中任意一項所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，對所述樣品施加溫度的加速因子為每10°C提高I倍，對所述樣品施加水汽的加速因子為每10%提高I倍，對所述樣品施加大氣壓力的加速因子為每0.5大氣壓提高I倍。
10.根據權利要求1?8中任意一項所述的一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，其特征在于，采用X射線照相對所述樣品進行內部缺陷檢查的內容為是否存在腐蝕、離子迀移、裂縫、分層、芯片引線脫落。
【專利摘要】本發明涉及一種海洋環境條件下塑封集成電路可靠性快速評價方法，所述方法包括：對所述樣品施加電壓應力、施加溫度應力、施加水汽、施加大氣壓力，通過X射線照相對所述樣品進行內部缺陷檢查，對所述樣品進行測試，判斷是否滿足產品性能、功能指標要求。本發明通過施加模擬海洋環境的高溫、高壓、高濕試驗條件，加快塑封材料的濕透率，加快有機材料性能的退化，將原需花費2個月的海洋環境條件評價試驗縮短至僅需1～2天即可完成。本發明考慮了濕度、溫度、壓力、偏置電應力等綜合環境應力因子對塑封集成電路的劣化影響，并采用高倍率的X射線透視檢查封裝材料內部的缺陷，大幅度提高了評價試驗的完整性、準確性。
【IPC分類】G01N23-18, G01R31-02, G01R31-28
【公開號】CN104597389
【申請號】CN201410812343
【發明人】陽輝
【申請人】北京自動測試技術研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月23日