不知大家在平時的工作中是否遇到過類似的問題：在量產過程中，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，如何進行針對性驗證，以判斷該異常是否對產品可靠性有影響？客戶是否可以放心將產品投入市場？

這篇文章原本計劃放在《封裝遇到異常時應如何正確抽樣驗證？》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制！先來看看塑封類產品典型的可靠性驗證流程：

這個圖中我們可以看到，塑封類產品在整個封裝可靠性驗證過程中所需要經歷的各項實驗主要為Solderability、Precondition、HTSL、TCT、HAST等，我們一一來進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合確保焊點的機械強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：評估的是封裝結束后至上板前，在濕氣侵入后，經過Reflow的瞬間高溫沖擊引起的機械應力影響，主要考量標準為分層。驗證過程中的Reflow項由于在極短時間內將芯片整體溫度升高至220℃~260℃，因此對以下因素導致的分層至關重要：內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合力。因此，Reflow是考核界面分層及熱膨脹產生應力影響的重要手段。

HTSL：評估的是封裝在高溫環(huán)境應力下可能產生的風險，主要考量標準為材料老化、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，因此對以下因素導致的失效至關重要：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)境應力下可能產生的風險，主要考量標準為材料疲勞、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℃），因此對以下因素導致的失效至關重要：熱膨脹系數(shù)不匹配引起的機械應力、溫度循環(huán)導致的材料疲勞、焊點裂紋擴展等，這些都會降低器件的機械強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)境應力下可能產生的風險，主要考量標準為濕氣滲透、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，因此對以下因素導致的失效至關重要：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，那么他們各自的側重點又在哪里呢？

Solderability：主要考慮的是封裝生產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力增加對分層考核至關重要；

注：關于濕氣影響部分在《JEDEC包裝規(guī)范——塑封產品儲存超過有效期應如何評估風險？》一文中有詳細介紹，本文主要考慮生產過程異常引起的風險，生產過程中濕氣影響較小，因此主要討論Precondition中Reflow的影響；

HTSL：其溫度雖為高溫存儲，但溫度遠低于Reflow，且是恒溫條件下進行，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；

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部物理損傷等尤為有效；

HAST：高溫、高濕、高壓進行濕氣侵入驗證，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性，再對如何選擇驗證項做出正確的判斷。舉例說明：

一批產品封裝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)差異引起的機械應力則可能導致失效，因此需進行reflow+TCT驗證；

1st bond 推力不足，除同上需考慮應力引起的機械應力外，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不會導致1st bond結合力不足，因此僅需考慮pad底部受損所引起的風險，此時僅需進行TCT驗證即可。