塑封電子元器件防潮分析論文

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1研究現狀

為了減少由水汽引起的可靠性問題，各國的研究人員進行了不懈的努力以降低器件中的水汽含量。目前常采用的方法一是改進封裝材料的特性，以降低材料的吸水性，提高材料之間的粘結性，但其效果非常有限，另一種方法是在各種封裝形式上沉積水汽阻擋層，降低水汽的滲透率，這種方法通常適用于對可靠性有特殊要求的場合，如汽車電子等。

2研究方法

采用等離子增強化學氣相沉積（PECVD）方法沉積霧劑薄膜作為塑封封裝中的水汽和離子阻擋層。測試樣品為在LAUFFER的LHMS28型遞模注塑機上封裝好的64腳TQFP，尺寸10X10mm，厚度為14mm。使用的封裝料是SUMITOMO公司生產的EME6600環氧樹脂。樣品分為光面和毛面兩種，每個樣品中都在芯片襯墊上用銀漿粘貼了3x3mm的硅片。銀漿的熱處理溫度為150度，時間為30min。

3實驗結果

實驗利用增重法測定TTQFP器件在30℃/80%RH、600℃/60%RH、85℃/60%RH和85℃/80%RH四種溫濕環境中的吸水曲線，如圖1所示。

從圖中可以看出溫度和濕度條件對器件吸水性能的影響都很大。在同樣的濕度條件下，溫度從30℃提高到85℃(80%RH)，或著從60℃提高到85℃(60%RH)，器件吸水含量達到平衡的時間都大大縮短了，并且平衡時器件中水汽的含量也都有了很大的提高。溫度條件相同時(85℃)，當濕度條件從60%RH增加到80%RH，器件吸水速率無明顯變化，而平衡時水汽的含量卻提高了。

該實驗還利用傳感器法測定了在同一濕度條件下(85%RH)，溫度對TQFP器件中吸水速率的影響。由于傳感器的電容值與器件的吸水量存在線性關系，因此該曲線也就反映了器件的吸水量隨時間的變化關系。可以看出在同樣的濕度條件下，隨著溫度的升高，器件的吸水量達到平衡的時間大大縮短了，平衡時器件的吸水量也有了很大的提高，這與增重法得到的結果相一致。由擴散原理可知，水汽在塑封料中的擴散應遵循FICk擴散方程。一維Fick擴散方程的一級近似解可表示為指數函數，C=Pl一P2*exp(P3*t)。公式中的C代表了傳感器的電容值;t代表了器件在環境中放置的時間，Pl是吸水達到平衡時所對應的飽和電容值;P2是平衡時的電容值與擴散開始時電容值的差值，P3是曲線的曲率，正比于擴散系數，對于用同一種濕度傳感器測量所得到的曲線，P3可用于比較水汽擴散的速率。由此可得在85℃/85%RH和65℃/85%RH條件下的擬合曲線，并且由擬合曲線可以得到P1，P2以及P3的值。從而我們可以知道器件的擴散系數是與溫度有關的參數，我們用公式P3=P0*exP(一E/KT)來擬合P3與溫度的關系。公式中的E為擴散過程的激活能，K為玻爾茲曼常數。由此可以看出，InP3與l/KT成一直線關系，說明我們使用的擬合公式能夠真實地反映器件中水汽的擴散系數與溫度的關系，具有一定的正確性。通過直線的斜率，我們得到了擴散過程的激活能為753708E-20J(047106ev)

為了提高TQFP器件的防潮性能，減少器件中的水汽含量和分層開裂失效的紀律，我們采用了在塑封器件表面沉積無機薄膜的方法來降低水汽的透過率。

4結論

研究實驗所采用的方法對于塑封元器件防潮具有較好作用，濕度和溫度對防水性能都有影響，利用等離子體增強化學氣相沉積方法在TQFP塑封器件表面沉積SiNx薄膜，以提高防水性能。

摘要：介紹了一種利用利用等離子體增強化學氣相沉積方法在TQFP塑封器件表面沉積SiNx薄膜，以提高防水性能，實驗結果證明了方法的有效性。

關鍵詞：電子封裝;防潮;塑封;元器件

參考文獻

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