暗裂失效问题解析

王殿年，李 进，郭本东

（长兴电子材料有限公司，江苏 昆山 215301）

1 引言

近年来，电子封装技术的发展越来越快，对封装材料性能的要求也越来越高，电子封装不仅要求封装材料具有优良的电性能、热性能以及机械性能，还要求具有高可靠性和低成本，这也是封装树脂成为现代电子封装主流材料的重要原因，其约占整个封装材料市场的90%以上。但是由于树脂封装是非气密性封装，对外界环境的耐受能力不是很强，在封装及测试过程中常会出现一些异常点，这些异常点除与塑封料本身有关外，也与整个封装制程存在相关性，而CRACK（暗裂）问题的发生就是经常在制程中发生的异常点之一，CRACK暗裂问题往往因不能被及时发现从而导致异常品流失到客户端，严重的会产生客诉赔偿问题。下面分别就封装树脂及封装制程导致发生CRACK的原因进行分析和探讨。

2 实验分析

2.1 CRACK发生要因分析

如图1的主要因素分析图来看，人、机、料、法、环五大因素都会影响到CRACK的发生，本文将主要从“机”和“料”两个方面着手详细解析对CRACK问题的影响。

2.2 从“机”方面来考虑

主要影响因素是在模压工序模具的设计，模具的设计直接关系到开模的顺畅性，在使用有卤塑封料时体现的还不是很明显，但到了使用无卤塑封料时，因阻燃剂的变更，塑封料本身的黏性会提高，如仍沿用原来的模具设计，就很有可能产生黏模的问题，故此时模具的设计对开模的影响就显得尤为重要，这方面的改善可从以下几方面着手：

（1）可增大模具的脱模角，由 5°～ 7°改为 9°～15°；

（2）可调整不同模面的粗糙度，PKG侧边愈光滑愈佳，建议Ra≤0.8，PKG上下面稍粗糙愈佳，建议Ra=2.0～2.2；

（3）模具表面硬化处理，降低EMC和模具表面密着度，表面Cr→CrN（cheap）或 Ni（nano electroplate,expansive）；

（4）使用效果良好的清模剂并增加脱模剂。

案例分析：

PKG Type ：DIP-8L；

问题点描述：暗裂；

改善方法：调整模具脱模角。

（1）暗裂发生位置均在四个边角，无规律，如图2。

CRACK发生位置局部放大图如图3。CRACK不良品解剖图如图4（同一个产品解剖）。

从解剖图来看，标识A部分的引脚，镀层已进入封装体本体内部，标识B部分的引脚未发生CRACK现象，镀层未进入封装体本体内部，CRACK暗裂位置发生在产品的四个边角部位，且在模压阶段就已发生，开模过程不顺畅，导致四个边角受力发生暗裂问题，客户端分析此异常主要与产品的脱模角大小有关，故对模具的脱模角进行修改，从7°修改到10°，其他特性参数不变，以修改后模具进行生产观察未再发现有CRACK问题，此不良问题解决。

2.3 从“料”方面来考虑

主要影响因素是在塑封料配方设计和脚架设计中。

对于塑封料来讲，如配方本身设计不当，在模压过程无法保证开模的顺畅性，存在拉模或粘模的问题，就很难避免封装后的产品不会产生CRACK问题，塑封料的主要原物料组成见表1。

对于表1中所列出的原物料，其中影响塑封料开模特性的除了脱模剂外还有树脂和阻燃剂等。主要影响因素为脱模剂，因为虽然树脂的差异会影响到塑封料的开模特性，但只要脱模剂搭配合适就可以通过脱模剂的调整来克服因树脂差异导致的粘模问题的发生；阻燃剂部分则不然，因阻燃剂本身在存储过程中质量上的变异会对塑封料的质量产生严重影响，需要根据阻燃剂的类型来判定其对塑封料粘模问题的影响，本文对于此部分暂不进行详细解析。

塑封料里所使用脱模剂一般可以分为固体及液体两种，以固体为主，依其来源可分为天然蜡和合成蜡，依其处理方式又有酸化与非酸化之分，依其作用也可分为内部润滑和外部润滑，所以塑封料中对于脱模剂的使用大都以组合的方式进行。

案例分析：

PKG Type ：SOT-23；

问题点描述：CRACK；

改善方法：调整配方脱模剂组成。

（1）正常产品如图5。

（2）异常产品如图6。

（3）改善方法

以现有配方调整WAX组成，以剪断测试验证，测试方法如图7，具体结果如表2。

在干净的镀Cr片上相同位置连续成型，测试所释放出来的蜡是否足够本身离型，10shot以内测试数据降到1以下即可满足离型要求。

以改善品配方提供客户端测试无CRACK问题再发生。

2.4 从脚架设计面来看

如设计不当易在封装后的切筋工序发生CRACK问题，此问题的发生可由改变脚架的设计来改善。

案例分析：

PKG Type ：SOT-23；

问题点描述：CRACK；

改善方法：脚架外引脚折弯距离提高。

（1）外引脚折弯距离偏短易在切筋工序发生CRACK问题,如图8。

（2）增加外引脚折弯距离（为原设计的1.5倍）成功改善CRACK问题，如图9。

3 结论

当然，对于CRACK问题除了与以上所提因素有关外，还与环氧树脂材料本身的强度及其与脚架的粘接力等有关。随着环氧塑封料使用量的增加，在应用端除了会出现常见的如CRACK、分层、电性失效等异常外，可能还会有新的问题出现，这就需要我们结合材料本身和整个生产制程来分析，发现问题，并最终找出合适的方案予以解决。

［1］H. Lee and Y. Y. Earmme.IEEE Trans Comp, package,Manufact Technol [J]. 1996, 19,168

［2］J.H.Lupinski. Polymer Materials for Electronic Packaging and Interconnection [M]. American Chemical Society, Washing ton DC. 1989, P-286