不知大家在平時的工作中是否遇到過類似的問題：在量產(chǎn)過程中，封裝遇到批次性異常，涉案數(shù)量較多，報廢成本太高；或者客戶急需這批貨來搶占市場。這時，如何進(jìn)行針對性驗證，以判斷該異常是否對產(chǎn)品可靠性有影響？客戶是否可以放心將產(chǎn)品投入市場？

這篇文章原本計劃放在《封裝遇到異常時應(yīng)如何正確抽樣驗證？》之后發(fā)布。然而，有趣的是，前一篇文章的點擊量并不理想，似乎大家對這一話題興趣不大，導(dǎo)致我一直拖拖拉拉到現(xiàn)在。不過，如果不寫這篇文章，光告訴大家如何抽樣，而不說明具體做哪些驗證，事情就無法形成閉環(huán)。因此，我決定還是簡單提一下這個話題！

既然是討論封裝對可靠性的影響，那就應(yīng)該從可靠性驗證流程出發(fā)，探討下各可靠性可能引起的封裝類失效機(jī)制！先來看看塑封類產(chǎn)品典型的可靠性驗證流程：

這個圖中我們可以看到，塑封類產(chǎn)品在整個封裝可靠性驗證過程中所需要經(jīng)歷的各項實驗主要為Solderability、Precondition、HTSL、TCT、HAST等，我們一一來進(jìn)行刨析其在封裝層面所需要考慮的問題：

Solderability：評估封裝引腳在焊接過程中對焊錫的附著能力，使焊料和引腳表面能牢固結(jié)合確保焊點的機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接可靠性。封裝過程中，針對其影響較大的則是溫度引起的氧化，以及濕度引起的腐蝕等！

Precondition：評估的是封裝結(jié)束后至上板前，在濕氣侵入后，經(jīng)過Reflow的瞬間高溫沖擊引起的機(jī)械應(yīng)力影響，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為分層。驗證過程中的Reflow項由于在極短時間內(nèi)將芯片整體溫度升高至220℃~260℃，因此對以下因素導(dǎo)致的分層至關(guān)重要：內(nèi)部濕氣受熱迅速膨脹、溫度引起的氧化、濕度引起的腐蝕等，這些都會降低界面結(jié)合力。因此，Reflow是考核界面分層及熱膨脹產(chǎn)生應(yīng)力影響的重要手段。

HTSL：評估的是封裝在高溫環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為材料老化、界面分層及電氣性能退化。實驗過程中，器件在高溫（如125°C~200°C）下長時間存儲，因此對以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：高溫引起的金屬化層氧化、塑封材料退化、焊點金屬間化合物生長等，這些都會降低器件的可靠性和性能穩(wěn)定性。其中金屬間化合物生長引起的失效尤為典型。

TCT：評估的是封裝在溫度急劇變化的環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為材料疲勞、界面分層及焊點失效。驗證過程中，器件在極端溫度之間循環(huán)變化（如-65℃至150℃），因此對以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：熱膨脹系數(shù)不匹配引起的機(jī)械應(yīng)力、溫度循環(huán)導(dǎo)致的材料疲勞、焊點裂紋擴(kuò)展等，這些都會降低器件的機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接可靠性。

HAST：評估的是封裝在高濕度、高溫及高壓環(huán)境應(yīng)力下可能產(chǎn)生的風(fēng)險，主要考量標(biāo)準(zhǔn)為濕氣滲透、腐蝕及界面分層。驗證過程中，器件在高溫高濕高壓條件下（如130°C、85% RH、2.3 atm）加速老化，因此對以下因素導(dǎo)致的失效至關(guān)重要：濕氣滲透引起的金屬化層腐蝕、塑封材料吸濕膨脹、界面結(jié)合力下降等，這些都會降低器件的可靠性和電氣性能。

這幾項內(nèi)容，大都涵蓋了溫度引起的氧化、濕度引起的腐蝕，可靠性過程中均存在材料老化，那么他們各自的側(cè)重點又在哪里呢？

Solderability：主要考慮的是封裝生產(chǎn)過程中外引腳的氧化與腐蝕對焊錫附著能力的影響；

Preconditon：其操作流程為吸濕之后對器件進(jìn)行Refolw，由于Refolw的瞬時高溫特性，因此是考核濕氣迅速膨脹引起分層，以及瞬時高溫引起不同材料界面的應(yīng)力增加對分層考核至關(guān)重要；

注：關(guān)于濕氣影響部分在《JEDEC包裝規(guī)范——塑封產(chǎn)品儲存超過有效期應(yīng)如何評估風(fēng)險？》一文中有詳細(xì)介紹，本文主要考慮生產(chǎn)過程異常引起的風(fēng)險，生產(chǎn)過程中濕氣影響較小，因此主要討論P(yáng)recondition中Reflow的影響；

HTSL：其溫度雖為高溫存儲，但溫度遠(yuǎn)低于Reflow，且是恒溫條件下進(jìn)行，因此其對界面分層的影響并不如Reflow及TCT這樣猛烈；而長時間的高溫效應(yīng)對金屬化合物界面的老化影響最大，因此封裝主要用于考核金屬間化合物界面的疲勞效應(yīng)；

TCT：雖最高溫度不如Reflow高，但其特性為高低溫沖擊，對于界面分層以及芯片內(nèi)部物理損傷等尤為有效；

HAST：高溫、高濕、高壓進(jìn)行濕氣侵入驗證，但其溫度低于Reflow和TCT，因此其對分層的影響主要體現(xiàn)在濕度對其的界面腐蝕上；以及評估濕氣對金屬及金屬間化合物的腐蝕引起的其他風(fēng)險(比如因IMC層腐蝕引起的焊球脫落)；

在封裝出現(xiàn)異常后，我們先需考慮該異常會引起什么樣的失效，再結(jié)合上述可靠性的主要考核目的，評估異常與可靠性失效的相關(guān)性，再對如何選擇驗證項做出正確的判斷。舉例說明：

一批產(chǎn)品封裝2nd bond拉力偏低，其可能存在的失效則是2nd bond剝離或斷裂引起的open，那么界面分層以及框架/塑封料之間的熱膨脹系數(shù)差異引起的機(jī)械應(yīng)力則可能導(dǎo)致失效，因此需進(jìn)行reflow+TCT驗證；

1st bond 推力不足，除同上需考慮應(yīng)力引起的機(jī)械應(yīng)力外，同時需考慮推力不足最根本的原因為IMC降低，而濕度對金屬間化合物具有腐蝕作用，因此除需考慮上述提到的reflow+TCT，還需考慮HAST；

焊盤peeling、cratering；通常peeling和cratering不會導(dǎo)致1st bond結(jié)合力不足，因此僅需考慮pad底部受損所引起的風(fēng)險，此時僅需進(jìn)行TCT驗證即可。