塑封器件因其緊湊、輕便、經(jīng)濟(jì)及卓越的電學(xué)特性，在電子元件封裝行業(yè)中占據(jù)著重要地位。但隨著其在更嚴(yán)苛環(huán)境下的應(yīng)用需求增加，傳統(tǒng)工業(yè)級(jí)塑封材料和技術(shù)的局限性逐漸顯現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)注于塑封器件的性能和可靠性研究，特別針對(duì)絕緣膠異常引起的失效問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，這類(lèi)問(wèn)題通常難以發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為失效不穩(wěn)定、受環(huán)境應(yīng)力影響大、且難以在生產(chǎn)過(guò)程中篩選剔除。

實(shí)驗(yàn)室的分析超越了簡(jiǎn)單的失效原因識(shí)別，深入到原材料和生產(chǎn)工藝層面，以識(shí)別更根本的失效原因，為客戶(hù)提供改進(jìn)來(lái)料檢驗(yàn)和生產(chǎn)工藝的參考。在一項(xiàng)針對(duì)塑封器件絕緣膠失效的案例研究中，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了詳盡的分析，并提出了改進(jìn)措施和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

失效現(xiàn)象描述

以一款非門(mén)塑封器件為例，該器件在經(jīng)過(guò)老化、溫度沖擊、高低溫存儲(chǔ)和溫度循環(huán)等測(cè)試后表現(xiàn)正常。但在交變濕熱測(cè)試后，器件輸入端與地之間出現(xiàn)了漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致短路。

初次測(cè)試顯示短路，但在室溫下放置約48小時(shí)后，第二次測(cè)試阻抗恢復(fù)正常。經(jīng)過(guò)溫度循環(huán)測(cè)試后，器件仍然合格，未出現(xiàn)失效。然而，在低溫存儲(chǔ)后的第四次測(cè)試中，輸入端與地之間出現(xiàn)漏電，阻值約為40kΩ，遠(yuǎn)低于正常值20MΩ，表明器件的兩個(gè)引腳間阻抗不穩(wěn)定，間歇性出現(xiàn)低阻抗值。實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)能夠深入分析這些現(xiàn)象背后的原因，通過(guò)先進(jìn)的測(cè)試手段，幫助客戶(hù)識(shí)別和解決潛在的絕緣問(wèn)題。

失效原因

分析可能的失效原因，包括芯片內(nèi)部異常、芯片污染或變形、鍵合絲異常、塑封應(yīng)力、絕緣膠異常等。經(jīng)過(guò)一系列測(cè)試和分析，排除了芯片和鍵合絲異常的可能性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，即使在消除塑封應(yīng)力后，失效樣品的輸入端與地之間仍存在漏電現(xiàn)象，排除了塑封料應(yīng)力導(dǎo)致失效的可能性。最終，通過(guò)去除失效樣品的塑封基板并測(cè)試其輸入端與地之間的I-V特性，確定漏電通路位于襯底和基板之間的絕緣膠部位，推斷漏電故障是由芯片與基板之間的絕緣膠異常所致。

失效機(jī)理詳細(xì)分析

實(shí)驗(yàn)室具備多種高端測(cè)試設(shè)備，可以針對(duì)每一種可能的失效原因進(jìn)行深入的分析和排查，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都得到有效控制。經(jīng)過(guò)一系列測(cè)試和分析，我們能夠?yàn)榭蛻?hù)提供科學(xué)的解決方案。

失效樣品的芯片與基板之間采用絕緣膠隔離輸入端與地之間的電位。絕緣

膠的厚度和質(zhì)量對(duì)器件的絕緣效果至關(guān)重要。剖面分析和對(duì)比檢查發(fā)現(xiàn)，失效樣品的絕緣膠空洞比良品電路的更大，潮濕環(huán)境下容易發(fā)生爬電現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣膠的絕緣強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致輸入端和地之間的絕緣膠產(chǎn)生漏電。縱向切面分析顯示，芯片背部背金層存在脫落情況，絕緣膠中摻雜的脫落背金層導(dǎo)電，降低了絕緣膠的絕緣性能。

失效樣品

失效樣品

失效樣品

綜合分析，絕緣膠中的空洞和摻雜物質(zhì)的存在是導(dǎo)致失效樣品輸入端與地之間短路的主要原因。這些問(wèn)題在濕熱環(huán)境下可能會(huì)進(jìn)一步惡化，加劇器件的失效現(xiàn)象。

改進(jìn)措施建議

為避免絕緣膠中產(chǎn)生空洞、芯片背金層脫落混入絕緣膠等引起器件失效的問(wèn)題，可從器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采取相應(yīng)措施，以提升器件的可靠性。建議在設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確定義器件各引腳之間的電位關(guān)系，盡量避免使用絕緣膠隔離不同電位。對(duì)于背金層無(wú)明確用途的器件，在需要使用絕緣膠粘結(jié)時(shí)，建議盡量去除背金層后再使用。此外，建議在使用絕緣膠粘結(jié)器件時(shí)，適當(dāng)增加絕緣膠的厚度，并在絕緣膠中添加絕緣顆粒，以精確控制膠層的厚度均勻性。

以上建議旨在優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升器件的可靠性，降低絕緣膠異常導(dǎo)致的失效風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)可以為客戶(hù)提供一站式的材料優(yōu)化方案，提升器件的整體性能和可靠性。

結(jié)論

在部分工業(yè)級(jí)塑封器件中，絕緣膠產(chǎn)生空洞、摻有金屬雜質(zhì)等異常情況可能導(dǎo)致絕緣膠異常，進(jìn)而在溫度和濕度應(yīng)力下引發(fā)漏電問(wèn)題，甚至導(dǎo)致器件功能失效。在設(shè)計(jì)高可靠性的器件時(shí)，需要特別關(guān)注絕緣膠不達(dá)到理想絕緣的情況，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝，可以有效提升器件的可靠性和性能。實(shí)驗(yàn)室提供一站式LED行業(yè)解決方案，從外延片生產(chǎn)、芯片制作、器件封裝到LED驅(qū)動(dòng)電源、燈具等產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)節(jié)，為客戶(hù)提供以失效分析為核心，以材料表征、參數(shù)測(cè)試、可靠性驗(yàn)證、來(lái)料檢驗(yàn)和工藝管控為輔的服務(wù)，有效協(xié)助客戶(hù)及時(shí)了解產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品良率及可靠性。