[發布日期：2021-12-31 14:42:46] 點擊：
封裝的失效機理可以分為兩類：過應力和磨損。過應力失效往往是瞬時的、災難性的;磨損失效是長期的累積損壞，往往首先表示為性能退化，接著才是器件失效。失效的負載類型又可以分為機械、熱、電氣、輻射和化學負載等。
影響封裝缺陷和失效的因素是多種多樣的， 材料成分和屬性、封裝設計、環境條件和工藝參數等都會有所影響。確定影響因素和預防封裝缺陷和失效的基本前提。影響因素可以通過試驗或者模擬仿真的方法來確定，一般多采用物理模型法和數值參數法。對於更複雜的缺陷和失效機理，常常采用試差法確定關鍵的影響因素，但是這個方法需要較長的試驗時間和設備修正，效率低、花費高。
在分析失效機理的過程中， 采用魚骨圖(因果圖)展示影響因素是行業通用的方法。魚骨圖可以說明複雜的原因及影響因素和封裝缺陷之間的關係，也可以區分多種原因並將其分門別類。生產應用中，有一類魚骨圖被稱為6Ms：從機器、方法、材料、量度、人力和自然力等六個維度分析影響因素。
展示塑封芯片分層原因的魚骨圖，從設計、工藝、環境和材料四個方麵進行了分析。通過魚骨圖，清晰地展現了所有的影響因素，為失效分析奠定了良好基礎。
失效機理的分類
機械載荷：包括物理衝擊、振動、填充顆粒在矽芯片上施加的應力(如收縮應力)和慣性力(如宇宙飛船的巨大加速度)等。材料對這些載荷的響應可能表現為彈性形變、塑性形變、翹曲、脆性或柔性斷裂、界麵分層、疲勞裂縫產生和擴展、蠕變以及蠕變開裂等等。
熱載荷：包括芯片黏結劑固化時的高溫、引線鍵合前的預加熱、成型工藝、後固化、鄰近元器件的再加工、浸焊、氣相焊接和回流焊接等等。外部熱載荷會使材料因熱膨脹而發生尺寸變化，同時也會改變蠕變速率等物理屬性。如發生熱膨脹係數失配(CTE失配)進而引發局部應力，並最終導致封裝結構失效。過大的熱載荷甚至可能會導致器件內易燃材料發生燃燒。
電載荷：包括突然的電衝擊、電壓不穩或電流傳輸時突然的振蕩(如接地不良)而引起的電流波動、靜電放電、過電應力等。這些外部電載荷可能導致介質擊穿、電壓表麵擊穿、電能的熱損耗或電遷移。也可能增加電解腐蝕、樹枝狀結晶生長，引起漏電流、熱致退化等。
化學載荷：包括化學使用環境導致的腐蝕、氧化和離子表麵枝晶生長。由於濕氣能通過塑封料滲透，因此在潮濕環境下濕氣是影響塑封器件的主要問題。被塑封料吸收的濕氣能將塑封料中的催化劑殘留萃取出來，形成副產物進入芯片粘接的金屬底座、半導體材料和各種界麵，誘發導致器件性能退化甚至失效。例如，組裝後殘留在器件上的助焊劑會通過塑封料遷移到芯片表麵。在高頻電路中，介質屬性的細微變化(如吸潮後的介電常數、耗散因子等的變化)都非常關鍵。在高電壓轉換器等器件中，封裝體擊穿電壓的變化非常關鍵。此外，一些環氧聚酰胺和聚氨酯如若長期暴露在高溫高濕環境中也會引起降解(有時也稱為“逆轉”)。通常采用加速試驗來鑒定塑封料是否易發生該種失效。
需要注意的是，當施加不同類型載荷的時候，各種失效機理可能同時在塑封器件上產生交互作用。例如，熱載荷會使封裝體結構內相鄰材料間發生熱膨脹係數失配，從而引起機械失效。其他的交互作用，包括應力輔助腐蝕、應力腐蝕裂紋、場致金屬遷移、鈍化層和電解質層裂縫、濕熱導致的封裝體開裂以及溫度導致的化學反應加速等等。在這些情況下，失效機理的綜合影響並不一定等於個體影響的總和。
封裝缺陷的分類
封裝缺陷主要包括引線變形、底座偏移、翹曲、芯片破裂、分層、空洞、不均勻封裝、毛邊、外來顆粒和不完全固化等。
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