半導體封裝的防潮

半導體封裝的防潮

　　摘要：濕度總是困擾在電子系統背后的一個(gè)難題。不管是在空氣流通的熱帶區域中，在潮濕的熱帶區域中運輸，直接浸在溢出液體中接觸或無(wú)數潛在的災難中，潮濕都是顯著(zhù)增加電子工業(yè)開(kāi)支的原因?；诖嗽?，電子制造商們必須為預防潛在災難支付高昂的開(kāi)支。

　　在傳統的半導體封裝中，明智的材料選擇、仔細控制的組裝環(huán)境、創(chuàng )新的操作系統、和在運輸中放置在密封包裝中的干燥劑等措施已經(jīng)把潮濕問(wèn)題保持到最小。然而，很多用于封裝襯底或封裝密封劑的塑料化合物和有機材料依然能被透過(guò)，從而使潮氣進(jìn)入。今天，隨著(zhù)軍用的高可靠性產(chǎn)品，宇航和靈敏度高的工業(yè)應用，加上涉及到高溫下的無(wú)鉛工藝日益成熟，都促使半導體封裝供應商和他們的顧客重新考慮濕度控制。

　　吸收到內部的潮氣是半導體封裝最大的問(wèn)題。當其固定到PCB板上時(shí)，回流快速加熱將在內部形成壓力。這種高速膨脹，與不同封裝結構材料的熱膨脹系數（CTE）速率不同，可能產(chǎn)生封裝所不能承受的壓力。盡管現在，進(jìn)行回流操作時(shí)，在180℃~200℃時(shí)少量的濕度是可以接受的。然而，在230℃~260℃的范圍中的無(wú)鉛工藝里，任何濕度的存在都能夠形成足夠導致破壞封裝的小爆炸（爆米花狀）或材料分層。

　　一些工業(yè)協(xié)會(huì )和某些公司已經(jīng)提升了對濕度危害的認識，并已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的工業(yè)指導方針來(lái)控制電子制造中的濕度。1999年，AssociationConnectingElectronics(IPC)和JointElectronDeviceEngineeringCouncil(JEDEC)一起發(fā)布了J-STD-033A—操作、包裝、運送、和使用濕度/回流敏感SMD的標準。2002年，該標準經(jīng)過(guò)修訂包括了烘烤工藝和干法儲藏的部分。這些文件的內容提供了操作、干法包裝和儲藏、烘烤和在封裝到達之前跟蹤控制濕度吸收的部分。

　　根據聯(lián)盟的意見(jiàn)，“在回流中失效的風(fēng)險直接與界面的濕度有關(guān)，這個(gè)界面靠近封裝的中心?！奔热蛔畲蟮目梢越邮艿臐穸群蜐穸葦U散的速率根據封裝而改變，每個(gè)新器件就必須基于其“在一個(gè)標準的生產(chǎn)環(huán)境中需要多久來(lái)吸收到一個(gè)臨界水平的濕度”被分類(lèi)。即便是經(jīng)驗豐富的從業(yè)者也常常被濕度的問(wèn)題所困惑，因為在預無(wú)鉛階段很少碰到更低的工藝溫度。然而，隨著(zhù)對無(wú)鉛工藝的了解，半導體封裝專(zhuān)業(yè)人士將會(huì )仔細查閱近期的相關(guān)標準。

　　濕度靈敏度是一個(gè)老問(wèn)題，而最近卻成為制造業(yè)和可靠性的關(guān)注焦點(diǎn)，”FrancoisMonette，Cogiscan公司說(shuō)，“新的封裝和互連技術(shù)的快速增殖，如倒裝芯片，已經(jīng)顯著(zhù)的增加了高度濕度敏感的部件（MSI4和更高）的數目，這需要特殊的操作，儲藏和跟蹤過(guò)程。

　　依據IPC/JEDEC聯(lián)合制定的標準，SurfaceMountTechnologyAssociation為了提高電子元件中的濕度控制而組建了它們的濕度敏感器件（MSD）委員會(huì )。正如下游的半導體封裝，PCB組裝廠(chǎng)會(huì )成為控制回流工藝的前沿，而且必須和供應商緊密合作來(lái)保證無(wú)濕度封裝的運送。實(shí)際上，他們經(jīng)常使用裝備有射頻標簽的濕度跟蹤系統、局部控制單元和專(zhuān)用軟件來(lái)顯示封裝流水線(xiàn)，運輸/操作及組裝操作中的濕度。

　　封裝中的濕度等級，加上提升的無(wú)鉛工藝回流溫度和半導體封裝中的不同材料，會(huì )引起嚴重的問(wèn)題，在安裝封裝到PCB板上時(shí)必須予以考慮。也要記住的是，在雙面組裝線(xiàn)中，一些封裝會(huì )經(jīng)過(guò)兩次回流工藝。當以下的工業(yè)指導方針能控制濕度時(shí)，為什么要冒受潮的封裝的失效風(fēng)險？

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