Verpakkingsdefecten omvatten voornamelijk vervorming van het lood, offset van de basis, kromtrekken, spaanbreuk, delaminatie, holtes, ongelijkmatige verpakking, bramen, vreemde deeltjes en onvolledige uitharding, enz.
1. Loodvervorming
Loodvervorming heeft meestal betrekking op de loodverplaatsing of vervorming die wordt veroorzaakt tijdens de stroming van kunststof afdichtingsmiddel, wat meestal wordt uitgedrukt door de verhouding x/L tussen de maximale zijdelingse loodverplaatsing x en de loodlengte L. Het buigen van de draad kan leiden tot elektrische kortsluiting (vooral in I/O-apparaatpakketten met hoge dichtheid).Soms kunnen de spanningen die door het buigen ontstaan, leiden tot scheuren in het verbindingspunt of een vermindering van de verbindingssterkte.
Factoren die van invloed zijn op het verbinden van lood zijn onder meer het ontwerp van de verpakking, de lay-out van het lood, het materiaal en de grootte van het lood, de eigenschappen van het gietplastic, het loodverbindingsproces en het verpakkingsproces.Leadparameters die het buigen van de lead beïnvloeden, zijn onder meer de leaddiameter, leadlengte, leadbreukbelasting en leaddichtheid, enz.
2. Basisoffset
Basisoffset verwijst naar de vervorming en offset van de drager (chipbasis) die de chip ondersteunt.
Factoren die van invloed zijn op de basisverschuiving zijn onder meer de vloeiing van de gietmassa, het ontwerp van de leadframe-constructie en de materiaaleigenschappen van de gietmassa en het leadframe.Pakketten zoals TSOP en TQFP zijn gevoelig voor basisverschuiving en pinvervorming vanwege hun dunne leadframes.
3. Vervorming
Warpage is het buigen en vervormen buiten het vlak van het verpakkingsapparaat.Vervorming veroorzaakt door het gietproces kan leiden tot een aantal betrouwbaarheidsproblemen, zoals delaminatie en chipscheuren.
Kromtrekken kan ook leiden tot een reeks productieproblemen, zoals bij PBGA-apparaten (geplastificeerde ball grid array), waar kromtrekken kan leiden tot een slechte coplanariteit van de soldeerbal, wat plaatsingsproblemen veroorzaakt tijdens het opnieuw vloeien van het apparaat voor montage op een printplaat.
Warpage-patronen omvatten drie soorten patronen: naar binnen concaaf, naar buiten convex en gecombineerd.In halfgeleiderbedrijven wordt concaaf soms ‘smileygezicht’ en convex ‘huilgezicht’ genoemd.De belangrijkste oorzaken van kromtrekken zijn CTE-mismatch en krimp bij uitharding/compressie.Dit laatste kreeg aanvankelijk niet veel aandacht, maar uit diepgaand onderzoek bleek dat chemische krimp van de vormmassa ook een belangrijke rol speelt bij het kromtrekken van IC-apparaten, vooral in pakketten met verschillende diktes aan de boven- en onderkant van de chip.
Tijdens het uitharding- en nahardingsproces ondergaat de vormmassa een chemische krimp bij een hoge uithardingstemperatuur, wat “thermochemische krimp” wordt genoemd.De chemische krimp die optreedt tijdens het uitharden kan worden verminderd door de glasovergangstemperatuur te verhogen en de verandering in de thermische uitzettingscoëfficiënt rond Tg te verminderen.
Kromtrekken kan ook worden veroorzaakt door factoren zoals de samenstelling van de vormmassa, vocht in de vormmassa en de geometrie van de verpakking.Door het vormmateriaal en de samenstelling, procesparameters, verpakkingsstructuur en pre-inkapselingsomgeving te controleren, kan het kromtrekken van de verpakking tot een minimum worden beperkt.In sommige gevallen kan kromtrekken worden gecompenseerd door de achterkant van het elektronische samenstel in te kapselen.Als de externe aansluitingen van een grote keramische plaat of meerlaagse plaat zich bijvoorbeeld aan dezelfde kant bevinden, kan het inkapselen ervan aan de achterkant het kromtrekken verminderen.
4. Spaanbreuk
De spanningen die tijdens het verpakkingsproces ontstaan, kunnen leiden tot spaanbreuk.Het verpakkingsproces verergert meestal de microscheurtjes die tijdens het vorige assemblageproces zijn ontstaan.Het dunner maken van wafels of spanen, het slijpen van de achterkant en het verbinden van spanen zijn allemaal stappen die kunnen leiden tot het ontstaan van scheuren.
Een gebarsten, mechanisch defecte chip leidt niet noodzakelijkerwijs tot een elektrische storing.Of een chipbreuk zal resulteren in een onmiddellijk elektrisch falen van het apparaat, hangt ook af van het scheurgroeipad.Als de scheur bijvoorbeeld aan de achterkant van de chip verschijnt, heeft deze mogelijk geen invloed op gevoelige structuren.
Omdat siliciumwafels dun en bros zijn, zijn verpakkingen op waferniveau gevoeliger voor chipbreuk.Daarom moeten procesparameters zoals klemdruk en vormovergangsdruk in het transfervormproces strikt worden gecontroleerd om spaanbreuk te voorkomen.3D-gestapelde pakketten zijn gevoelig voor chipbreuk als gevolg van het stapelproces.De ontwerpfactoren die de spaanbreuk in 3D-pakketten beïnvloeden, zijn onder meer de structuur van de spaanstapel, de dikte van het substraat, het vormvolume en de dikte van de vormhuls, enz.
Posttijd: 15 februari 2023