微电路封装产品内部水汽含量的分析与控制方法

为了使我所微电路封装产品能广泛满足航空、航天及其他特殊领域对内部水汽含量的要求(≤5000ppm),提出了降低金属或陶瓷结构封装的微电路封装产品内部水汽含量的控制方法和工艺要求。     

微电路内部气氛含量分析与控制

微电路内部水汽含量是影响器件可靠性的主要因素,水汽的控制包括粘接材料选择、清洗、密封前预烘烤、气密性焊接,等等.文章分析了微电路内部气氛的组成及来源,并根据实际案例,提出了与热应力和机械应力相关的间隙性漏气或单向漏气原理及其解决措施;给出了计算器件漏率的数学模型和内部气氛含量控制技术.     

混合集成电路内部水汽分析与控制方法

本文简要叙述了内部水汽对混合集成电路性能与可靠性的影响，分析了形成水汽的主要原因，并根据工作实践，提出控制内部水汽含量的有效措施与途径。     

内部水汽对半导体器件可靠性影响的研究

由于各种原因,国内对器件内腔水汽的危害还没给予充分重视和有效控制,器件内部水汽含量较高,使之在环境温度低于封装内水汽露点温度的条件下工作与贮存时容易发生失效,对器件可靠性直接造成威胁,是个急待解决的问题。本研究目的在于了解国产军用密封半导体器件内部水汽现状及其对可靠性的影响,探讨揭示内部水汽问题的有效试验方法,寻求降低水汽影响,提高器件可靠性的主要途径。     

密封封装内部水汽含量判据研究

密封封装内部的水汽对于半导体器件的可靠性是一种威胁,由此导致的硅表面铝金属线的腐蚀是一种主要的失效机理。为了防止密封封装内部发生腐蚀失效,从而提高器件的可靠性,美军标和我国国军标均给出了内部水汽含量的试验流程和判据。然而另一些研究表明,水汽的单独存在并不会导致铝线腐蚀失效。研究了水汽在密封器件的腐蚀失效机理中的作用,对硅表面铝线的腐蚀过程进行了数学描述,分析了目前标准中内部水汽含量判据,并给出了防止密封器件腐蚀失效的建议。     

集成压控振荡器的可靠性设计与分析

论述了混合集成压控振荡器可靠性的设计思路和设计方法,给出了常见的一些失效模式,并从元器件及材料选择、电路设计、降额设计、提高抗静电击穿能力设计等几个方面,进行了理论分析、工艺攻关并采取优化措施,解决了电路宽温工作、内部水汽含量和多余物控制以及关键工序的在线监控等一系列问题,提高了混合集成压控振荡器产品的可靠性.     

非工作贮存期对微电路可靠性的影响

为研究国产微电路的贮存可靠性,从82年起对部分漏气率较高的几个型号微电路样品进行了常温自然室内环境贮存试验。本文阐述了对这类样品进行的非工作贮存性能测试、试验、失效分析及其数据的统计处理分析情况。提出了在一般自然条件下,经过12年的非工作贮存的微电路的失效仍然主要由设计、制造技术和生产过程的质量监控水平造成的工艺缺陷引起。强调了提高微电路固有可靠性是微电路延寿的基础。     

气密性封装内部水汽含量的控制

气密性封装内部水汽含量过高,会使芯片及电连接系统发生各种物理化学反应,从而造成器件参数不稳定甚至失效,为了保证空封半导体器件的可靠性,生产上不仅需要检测器件封装的气密性,而且需对器件内部水汽含量进行有效的控制。因国内许多生产单位不具备对内部水汽含量进行有效控制的条件和检测设备,因而通过本文的讨论并采用有效防止水汽存在或引入器件的内部,使水汽含量控制在规定的范围内(GJB548A-96、GJB33A-97规定内部水汽含量为:100±5℃,烘24小时以上,小于5000ppmV,且这是最低要求)。因要使器件(未经钝化处理)无因水汽引起的失效,最稳妥的办法是使器件内部水汽含量小于500ppmv;实际上,对大多数器件内部水汽含量若能保持在1000ppmv 以下即能保证器件可靠运行。我们采用合金烧结芯片、合金封帽的器件其内部水汽含量控制在300ppmV 左右,聚合物导电胶装片、合金封帽的在1200ppmV 左右,银玻璃装片、Pb-Sn-Ag 合金封帽的在3000ppmV 左右,即便有某些偏差,亦能保证内部水汽含量控制在较低的范围内,使生产的器件可靠性大大提高,并能100%通过水汽含量检测。     

陶瓷封装腔体内气体含量分析与控制

气密性封装技术应用广泛,内部水汽的含量能很好地控制在5 000×10-6以下。但在气密性封装器件的失效分析中发现,失效器件的某些失效与其内部除水汽之外的其他气氛含量异常有关,如锡基焊料焊接芯片长期贮存后抗剪/抗拉强度下降,与内部氧气含量高有关;银玻璃烧结的,长期贮存后抗剪/抗拉强度下降,与内部二氧化碳含量异常相关;内部...     

一种可应用于H级厚膜HIC内部水汽含量控制的吸收剂材料

本文介绍了厚膜混合集成电路（Hybrid Integrated Circuits,HIC）内部水汽的产生机理、负面影响以及G型吸收剂材料的吸收原理和使用过程;通过聚合物评价试验对G型吸收剂材料的可靠性进行验证,并对该材料的实用效果进行分析,最终得出结论——G型吸收剂能够用于H级HIC内部水汽含量的控制。     

密封元器件的残余气氛分析

简要介绍了密封元器件内部残余气氛分析的概念,以及生产厂家和使用方了解产品内部残余气氛分析的意义和作用。如何进行内部气氛分析,了解残余气氛可能造成的失效模式。如何进行产品的工艺调整,改进生产工艺以控制水汽含量,有助于提高密封元器件产品的质量和可靠性水平。     

Sources and control of volatile gases hazardous to hermeticelectronic enclosures

Four gases that threaten operating reliability may be present in hermetic electronic enclosures. Condensates of moisture and/or ammonia can cause metallization corrosion. Hydrogen is a rapid diffuser that can degrade metal-oxide-semiconductor (MOS) device operation. Oxygen can cause oxidation and ensuing failure of solder attachment materials within the sealed package. Other gases, such as carbon dioxide, helium, argon, and organic volatiles are not threats to reliability, but do provide clues to package materials behavior. Knowing sealed package ambient gas composition helps improve materials and processes for hermetic sealing and enables process control to assure reliable products. This paper describes the analysis method for hermetic microelectronics, residual gas analysis (RGA), available at only a few laboratories worldwide. It discusses sealing processes and package piece part materials that are sources of volatiles hazardous to product reliability. It presents materials selection and improvement considerations to reduce and control dangerous volatiles in hermetic packages     

A new electrostatic discharge failure mode

A new electrostatic discharge failure mode was discovered which affects MOS LSI components in hermetic packages with nonconductive lids. Failure can be induced by spraying package lids with canned coolant. It is shown that charge from the freeze spray causes breakdown in the air-gap between the die surface and the lid. As a result, localized surface charging and field inversion occurs in the array, which produces leakage currents and circuit failure. The failure mode can be characterized by its recovery with either a strong UV exposure to the die surface or a DI water rinse.     

长期贮存对气密性封装的影响研究

密封微电子器件在对可靠性要求较高领域占有绝对的地位,为了研究长期室内自然贮存对密封微电子封装性能的影响,对贮存在北京某研究所库房的多种气密性封装微电子器件进行试验分析。运用破坏性物理分析(DPA)方法检验样品的密封性、内部形貌、键合强度和芯片粘贴强度等,总结出长期贮存对气密性封装器件封装性能影响的结论;并根据密封性测试结果对器件分组,分别得到密封合格与不合格产品长期贮存后封装性能的实测数据,对密封性能对元器件贮存可靠性的影响进行研究,为元器件的筛选和贮存提供借鉴。     

提高多芯片微波模块气密性的研究

伴随着现代微电子技术的高速发展,在一些特殊环境条件下使用的各种微波模块,需要进行密封封装,以防止器件中的电路因潮气、大气中的离子、腐蚀气氛的浸蚀等引起失效,采用气密性封装以延长器件的使用时间。密封的实现方式根据具体要求采取不同的措施,对于密封要求相对较低,可以采用锡封的方式实现;对于密封要求相对较高的,可以采用平行封焊的方式实现。影响平行缝焊质量的有诸多因素,盖板与平行缝焊的关系是相当重要的,在壳体性能稳定的情况下,盖板质量的好坏直接影响着器件的气密性,盖板和管壳之间的匹配、工艺参数的设置、电极表面的状态等对平行缝焊的质量都起着重要的作用。     

半导体器件和集成电路水汽含量控制的研究

半导体器件和集成电路水汽含量偏高,会影响产品的电性能和可靠性。随着可靠性要求的提高,半导体器件和集成电路的内部水汽含量要求控制在5×10^-3以下。导致水汽含量偏高的原因有3个方面：一是壳体的密封性能差;二是预烘焙不够充分或封帽时控制不当：三是封帽时氮气的纯度不高。针对这3个方面因素分别提出了相应的解决办法,将封装产品的水汽含量稳定地控制在5×10^-3以下,一般内控指标要求在2×10^-3以下,才能保证产品批次性质量要求,从而提高产品的可靠性．     

封装腔体内氢气含量控制

目前,对密封腔体内的水汽、二氧化碳、氧气含量的研究比较多,内部水汽含量控制在≤5 000 ppm、氧气控制在≤2 000 ppm、二氧化碳控制在≤4 000 ppm、氦气控制在≤1 000 ppm的密封工艺技术已解决[9],氢气含量控制的研究则未见报道。对于一些气密性要求高的封装应用领域,还需要控制氢气含量,如MEMS、GaAs电路等。分析了平行缝焊、Au80Sn20合金封帽的导电胶、合金烧结的器件的内部氢气含量,并分析了125℃168 h和125℃1 000 h贮存前后氢气含量的变化情况;在试验的基础上,提出了氢气的主要来源和针对性的工艺措施,并取得了期望的结果：密封器件经过125℃、1 000 h贮存后的氢气含量也能控制在≤4 000 ppm。     

Moisture evolution analysis of sealing glasses used in integrated circuit packaging

Free moisture in the cavity of a sealed hermetic integrated circuit is considered an important reliability hazard. The contribution to the cavity moisture by the packaging materials can be studied effectively using the technique of moisture evolution analysis (MEA). The technique involves passing a dry carrier gas over the sample at high temperatures and measuring its moisture uptake coulometrically. The standard moisture evolution technique has been modified to quantify the kinetics of moisture evolution from sealing glasses used for hermetic sealing of I.C. packages which are primary contributors to total cavity moisture. It is also shown that once the moisture evolution mechanisms are understood, the technique of moisture evolution analysis can be correlated to a more complex, industry standard method for free cavity moisture measurement in a sealed hermetic package (RGA-mass spectrometry). MEA can therefore be used for the process control and prediction of free cavity moisture of hermetically sealed I.C. packages.