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。     

高可靠集成电路封装技术研究

针对半导体模拟集成电路内部水汽含量大,不能满足装备对集成电路长期可靠性要求的现状,对陶瓷熔封、金属储能焊封两种封装技术进行了系统分析,针对可能导致器件内部水汽含量增大的主要原因,进行工艺研究,实现了有效控制器件内部水汽含量的预定目标,使封装器件内部的水汽含量由10000-50000ppm提升到5000ppm以内的水平,大幅度提升器件封装的可靠性。     

导电胶固化状态对器件内部水汽含量的影响

气密性封装器件的芯腔内部如果存在大量的水汽，则会影响器件的可靠性，因此在封装的过程中，要对器件内部的水汽含量进行控制。但是目前的控制措施主要是从封帽环境、原材料等方面入手，对导电胶固化状态对器件内部水汽含量的影响研究得较少。因此，首先，对比了不同固化状态导电胶的固化度和吸水率；然后，对不同固化状态对器件内部水汽含量的影响进行了研究。结果表明，充氮烘箱的装载量会影响导电胶的固化状态。当导电胶在300℃下的固化时间为30 min时，其固化度为100%，吸水率约为0.45%；当在300℃下的固化时间为10 min时，其固化度约为92%，吸水率约为0.94%。导电胶固化不充分时，其在温度循环和高温烘烤中会继续固化，并释放出少量的水汽和大量的二氧化碳。固化不充分的导电胶会在双85试验中吸收水汽，即使器件在封帽前会进行烘烤，吸收的水汽也未能完全排出，导致器件内部水汽含量升高。随着烘烤时间的增加，器件内部水汽含量逐渐地减少，当将烘烤时间延长至13 h时，可有效地去除固化不充分导电胶吸收的水汽，使水汽含量低于1 000×10^-6。     

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。     

双极型半导体集成电路的可靠性设计

半导体器件的可靠性在很大一部分程度是取决于产品的可靠性设计。在产品的开发研制过程中,必须合理地采用可靠性设计技术和工程方法才能有效地提高产品的可靠性,以保证产品的可靠性指标。只有在器件设计时就奠定可靠性基础.才能实现产品的高可靠。本文是本人参阅有关技术资料及自己多年的实际工作经验和生产中的具体问题、数据及结果整理而成,可供从事双极型电路设计的人员作参考。双极型半导体集成电路的可靠性设计分为以下几个方面:(1)可靠性目标;(2)设计标准化;(3)线路设计;(4)版图设计;(5)工艺设计;(6)结构设计;(7)可靠性试验及失效分析;(8)设计评审。     

集成电路封装设计可靠性提高方法研究

集成电路封装是集成电路制造中的重要一环,集成电路封装的目的有：第一,对芯片进行保护,隔绝水汽灰尘以及防止氧化;第二,散热;第三,物理连接和电连接。在进行封装设计时,可以通过一些方法,增强产品的制造稳定性以及产品的可靠性。文章研究了引线框架、线弧、等离子清洗及塑封料对封装可靠性的影响以及一些获得高质量的方法。例如：引线框...     

集成电路内部水汽含量的控制

简要叙述了集成电路封装内部水汽的形成；指出集成电路封装内部水汽主要是由封装环境气氛中的水份以及封装管壳和芯片表面吸附的水汽所造成的；论述了内部水汽引起集成电路电性能的退化，从而影响建成电路的可靠性。并介绍了纯氮气气氛保护封装、增加红外烘烤等控制集成电路内部水汽含量的措施。     

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。     

塑封管的失效分析和提高可靠性的途径

在晶体管可靠性研究方面,国内、外都以大量的人力物力,从各个不同角度出发,使用较为先进的分析仪器和手段进行广泛深入地研究工作,首先是通过失效模式的分析,找出失效机理,再通过试验,最后提出改进的办法.所以半导体器件的可靠性达到较高的水平,国外半导体分立器件的失效率已达到1×10~(-6),国内的分立器件失效率也已经达到1×10~(-5)的水平.但是有些器件跟国外同类产品相比,在可靠性方面还存在一定的差距,远远满足不了用户的使用要求.     

玻璃封帽内部水汽控制技术

重点介绍采用黑瓷低温玻璃陶瓷外壳(CerQFP64)封装的集成电路水汽超标的原因。根据此种外壳的特殊性,通过采用特殊的高温烘烤处理措施,使采用黑瓷低温玻璃陶瓷外壳(尤其对超过保质期的外壳)封装的电路内部水汽由原来的5 000×10-6,降低到2 000×10-6以下。     

大功率集成功放模块工艺研究

在各类电子产品集成度越来越高的前提下,大功率集成功放模块也同样面临着集成度不断提高的要求,如何使其效率更高、体积更小、重量更轻、成本更低、更加可靠耐用已成为大功率集成功放模块工艺研究的主要方向。文章介绍了一种大功率集成功放模块的封装结构设计及组装工艺,功率半导体模块是把若干分立器件及内部电路进行组装,然后用环氧树脂灌封而成的新型器件。它具有体积小、外壳与电极绝缘、可靠性高、安装方便等优点。在研制过程中借鉴了国外知名企业产品的工艺技术,同时也充分利用了现有成熟的半导体集成电路的封装技术。     

Display devices based on low-voltage excitation of ZnO in a gas plasma

Using a gas plasma as a source of free electrons, a brightness of 60 fL is obtained from an extended layer of ZnO phosphor with about 5 V applied to it. The phosphor efficiency, >10 lm/W, shows little change during 5000 h of operation. For display purposes devices have been constructed incorporating multiple phosphor-coated anodes whose potentials are controlled by low-voltage semiconductor circuits.     

High-power robust semiconductor electronics technologies in the new millennium

This paper presents an overview of power semiconductor devices for the development of advanced robust high-performance power electronic systems for the new millennium. Material and device technologies on silicon and wide energy band-gap semiconductors are discussed along with switching circuits and topologies. Short-term and long-term reliability issues of power semiconductor devices are discussed. An approach is presented to correlate converter field failures to dynamic switching stresses, residual defects and contaminants left in the semiconductor power switch, packaging, and thermal management. Component and system level simulation, modeling and CAD requirements are evaluated. System-level optimization is proposed as an essential requirement to develop robust power systems at affordable cost.     

Steady-state and dynamic thermal models for heat flow analysis of silicon-on-insulator MOSFETs

Self-heating in silicon-on-insulator (SOI) MOSFETs has become one of the vital issues for design, characterization, optimization and reliability prediction of SOI devices and integrated circuits due to the low thermal conductive buried oxide (BOX) and the continual increase in the microelectronic packaging density. Thermal models that are accurate and detailed enough to provide device temperature profiles and efficient enough for large scale electro-thermal simulation are therefore strongly desirable. This paper discusses the fundamental concepts for modeling of heat flow in semiconductor devices. A brief overview for the conventional approaches to thermal modeling of the SOI devices is given. Improved steady-state and dynamic SOI heat flow models based on the SOI film thermal resistance for efficient prediction of steady-state and dynamic temperature variations in SOI devices are presented. These improved models are applied to investigate temperature distributions and temporal evolution of the junction temperature in SOI nMOSFETs.     

半导体可靠性技术现状与展望

随着半导体技术的迅速发展,各种新材料、新工艺和新的设计技术不断涌现,给半导体器件及电路带来了各种新的可靠性问题。阐述了半导体可靠性技术的基本概念,介绍了半导体可靠性技术的主要研究内容,分析了在该领域国内外的研究现状,对国内半导体可靠性技术研究方向提出了建议,以期最大限度地保证国产半导体产品的质量与可靠性。     

Analysis of phase-controlled converters for induction motors

A phase-controlled converter for induction motors is analyzed, using a representation of semiconductor switching devices as two-state resistances. The steady state of symmetrically controlled converters (when the states of the semiconductor switching devices change periodically) is considered, and symmetrical components of the motor phase currents are used. This allows classical equivalent circuits of the induction motor to be used. As a result of the analysis the Fourier spectrum of the motor phase currents and electromagnetic torque is determined. An example that shows the application of the relations presented here is given     

基于平行缝焊工艺的AuSn合金焊料封盖技术研究

为了解决聚合物粘结电路的质量与长期可靠性问题,提出了一种采用平行缝焊工艺对AuSn合金焊料熔封器件进行封盖的新方法。通过对平行缝焊工艺的深入研究,解决了该类器件封盖的气密性与外观质量问题,从而找到了一种有效解决熔封外壳组装的低温聚合物粘结电路水汽含量、抗剪强度、键合强度控制的新方法。     

陶瓷外壳内部气氛和多余物对产品性能的影响

陶瓷外壳内部气氛、多余物对器件会造成致命的影响。陶瓷外壳封装芯片后,其内部残余气氛的状况对元器件的性能、寿命和可靠性影响很大,很容易造成元器件的性能低劣和早期失效。陶瓷外壳多余物,即便是非导电多余物,对元器件也会造成影响,可导致光电器件信号传递和继电器触点的不导通。文章通过分析陶瓷外壳内部残余气氛对元器件的影响及影响因素,陶瓷外壳烧结过程、电镀过程造成的水汽及解决办法,陶瓷外壳多余物对元器件的影响等,指出了解决问题的方向和办法,对提高产品质量有一定的意义。