一、小芯片封装导电胶失效问题分析
1.1 支架脱层
(A) 焊盘载带脱层现象
在SOP8双基岛ASM支架应用中,ZUIDA EP5700、外来样A及外来样B导电胶均出现脱层问题。
(B) 应力机制解析
塑封料(EMC)的热膨胀系数(CTE)及玻璃转化温度(Tg)是QFN/E-PAD QFP封装可靠性的核心因素。
EMC在封装中体积占比最大,其CTE与Tg直接影响热应力:
优选方案: Tg > 125°C且低CTE的EMC材料,可减少-55°C ~ 125°C温度循环(TCT)中CTE剧变。
风险方案: Tg < 125°C的EMC易因CTE突变产生高应力。
导电胶(银胶)特性影响:
Tg通常<125°C,CTE显著高于芯片、EMC及引线框架(LF)。
因银胶厚度仅10~20μm,在封装中尺寸占比极低,其热形变远小于EMC。
失效主因: LF、EMC与芯片间CTE失配导致的推挤/弯曲应力,是破坏封装结构的主驱动力。
(C) 解决路径
小芯片封装无法通过选用低储存模数银胶吸收应力(芯片面积小、接着力弱,易导致打线晃动或飞晶)。
银胶需与EMC的Tg匹配以降低应力:ZUIDA EP5841导电胶经DMA测试Tg达196°C,与EMC实现良好匹配。
1.2 高温粘结力弱化
(A) 外来样导电胶:300℃下推力均值300g(芯片尺寸0.5mm×0.5mm)。
(B) ZUIDA EP5700:300℃下推力均值600g,高温粘结性能显著优于外来样。
1.3 贴片键合层厚度不足
(A) 外来样导电胶:键合层厚度分布为5.0μm、4.50μm、<1μm、<1μm,存在严重厚度不足。
(B) ZUIDA EP5700:可稳定建立>25μm、>20μm、>15μm、>10μm的键合层,厚度可靠性高。
1.4 导通电阻率差
(A) 外来样导电胶:含银量低、树脂层厚,银粉分散不均,导致导电性下降。
(B) ZUIDA EP5700:银粉分布均匀,保障稳定导电性能。
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二、大芯片封装导电胶失效问题分析
大芯片封装中,导电胶需同时承担固定芯片与吸收CTE失配应力的双重角色。其粘结强度与储存模数(Modulus)是可靠性的关键:储存模数随温度变化过大会削弱应力吸收能力,导致脱层。因此,低模数变化率是提升QFN/E-PAD QFP等大尺寸产品可靠性的核心要素。
2.1 导电胶抗应力能力不足
(A) 失效机制:弹性模数是标识材料刚性/柔性及应力吸收能力的关键指标。银胶抗应力不足时,塑封后易在芯片下方引发分层(见典型图示)。
(B) 外来样残胶问题(镀铜支架Peeling测试):
框架表面:残胶严重
芯片背面:残胶明显
(C) ZUIDA EP5700残胶控制(镀铜支架Peeling测试):
框架表面:残胶极少
芯片背面:残胶极少
2.2 导电胶抗高温高湿能力不足
(A) MSL测试流程(Cu/Ag基材)
(B) MSL测试结果对比:
外来样导电胶:在QFN4x4 Cu引线框架封装上失效。
ZUIDA EP5700:通过QFN4x4 Cu/Ag引线框架封装MSL测试。
关键结论
1. 小芯片封装:银胶与EMC的Tg匹配是抑制应力的关键;ZUIDA EP5841(Tg=196°C)及EP5700(高温粘结力、键合厚度、导电性)表现优异。
2. 大芯片封装:银胶需具备低储存模数变化率以有效吸收应力;ZUIDA EP5700在抗分层、残胶控制及MSL可靠性方面显著优于竞品。
材料选型建议:针对不同芯片尺寸与封装结构,需精准匹配导电胶的Tg、模数特性及工艺参数,以规避脱层、高温失效、导电异常等风险。