実装不良には主に、リード変形、ベースオフセット、反り、チップ破損、層間剥離、ボイド、実装不均一、バリ、異物、硬化不完全などが含まれます。
1. リードの変形
リードの変形は、通常、プラスチックシーラントの流れ中に生じるリードの変位または変形を指し、通常、リードの最大横方向変位 x とリードの長さ L の比 x/L で表されます。リードの曲がりは、電気的ショートを引き起こす可能性があります（特に、高密度 I/O デバイス パッケージ)。場合によっては、曲げによって発生する応力により、接合点に亀裂が入ったり、接合強度が低下したりすることがあります。
リード ボンディングに影響を与える要因には、パッケージ設計、リード レイアウト、リードの材質とサイズ、成形プラスチックの特性、リード ボンディング プロセス、およびパッケージング プロセスが含まれます。リードの曲げに影響を与えるリードパラメータには、リード直径、リード長さ、リード破断荷重、リード密度などが含まれます。
2. ベースオフセット
ベースオフセットとは、チップを支持するキャリア（チップベース）の変形とオフセットを指します。
ベースシフトに影響を与える要因には、モールドコンパウンドの流れ、リードフレームアセンブリの設計、モールドコンパウンドとリードフレームの材料特性が含まれます。TSOP や TQFP などのパッケージは、リードフレームが薄いため、ベース シフトやピンの変形の影響を受けやすくなります。
3. 反り
反りは、パッケージデバイスの面外の曲がりや変形です。成形プロセスによって生じる反りは、層間剥離やチップのクラックなど、多くの信頼性の問題を引き起こす可能性があります。
また、反りは、可塑化ボール グリッド アレイ (PBGA) デバイスなど、さまざまな製造上の問題を引き起こす可能性があります。反りによってはんだボールの共平面性が低下し、プリント基板へのアセンブリのためのデバイスのリフロー中に配置上の問題が発生する可能性があります。
反りのパターンには、内向き凹、外向き凸、複合の 3 種類があります。半導体会社では、凹面を「笑顔」、凸面を「泣き顔」と呼ぶことがあります。反りの主な原因には、CTE の不一致と硬化/圧縮収縮が含まれます。後者は当初あまり注目されていませんでしたが、詳細な研究により、特にチップの上部と下部で厚さが異なるパッケージでは、成形材料の化学収縮も IC デバイスの反りに重要な役割を果たしていることが明らかになりました。
硬化および後硬化プロセス中に、成形材料は高い硬化温度で「熱化学収縮」と呼ばれる化学収縮を受けます。硬化中に発生する化学収縮は、ガラス転移温度を上げ、Tg 付近の熱膨張係数の変化を小さくすることで小さくできます。
反りは、成形材料の組成、成形材料内の水分、パッケージの形状などの要因によって発生することもあります。成形材料と組成、プロセスパラメータ、パッケージ構造、および封入前の環境を制御することにより、パッケージの反りを最小限に抑えることができます。場合によっては、電子アセンブリの背面を封入することで反りを補正できる場合があります。たとえば、大型のセラミック基板や多層基板の外部接続が同じ面にある場合、それらを裏面で封止することで反りを軽減できます。
4. 切りくず破損
パッケージングプロセスで発生する応力は、チップの破損につながる可能性があります。通常、パッケージングプロセスは、前の組み立てプロセスで形成された微小亀裂を悪化させます。ウェーハまたはチップの薄化、裏面研削、チップの接着はすべて、クラックの発生につながる可能性のあるステップです。
亀裂が入って機械的に故障したチップが、必ずしも電気的な故障につながるとは限りません。チップの破断がデバイスの瞬間的な電気的故障を引き起こすかどうかは、亀裂の成長経路にも依存します。たとえば、チップの裏面に亀裂が生じたとしても、敏感な構造には影響を及ぼさない可能性があります。
シリコンウェーハは薄くて脆いため、ウェーハレベルのパッケージングはチップが破損しやすくなります。したがって、チップの破断を防ぐために、トランスファーモールドプロセスにおけるクランプ圧力やモールド移行圧力などのプロセスパラメータを厳密に制御する必要があります。3D 積層パッケージは、積層プロセスによりチップが破損する傾向があります。3Dパッケージのチップ破断に影響を与える設計要素には、チップスタック構造、基板厚さ、成形体積、モールドスリーブ厚さなどが含まれます。
投稿日時: 2023 年 2 月 15 日