評定封裝可靠性水平的MSL試驗

摘要：隨著塑料封裝集成電路在眾多領域中的廣泛應用，封裝的質量和可靠性水平越來越受到廣大用戶的關注。作為評定和考核封裝可靠性水平的重要特征參數，除通常采用的環境試驗如Autoclave（PCT）、HAST Bias、TH Bias外，MSL（Moisture Sensitivity Level）試驗已成為其中最重要的試驗項目之一。

　　1 前言

　　集成電路的塑料封裝由于成本低、質量好、易自動化、批量大生產，在國內外早已形成工業化大生產的格局。近一時期，隨著筆記本電腦、攝錄機、手機等重量的減輕，帶來與這些配套的集成電路和元器件更小型化和微型化的趨勢。這必然促使對電子元器件的封裝要求越來越小和越來越薄。如32腳薄型的QFN（Quad Flat No Lead）塑料封裝長×寬×高尺寸只有5mm×5mm×0．8mm，腳與腳間距為0．5mm。

　　由于對封裝要求的提高，必然需要相應的封裝設備、封裝材料和受控的封裝工藝生產線來加以保證，尤其對塑料封裝的抗潮性能將會提出更高的要求。

　　因為封裝的模塑料是改性環氧塑料，它屬于熱塑性、線型性的高分子樹脂，并且它本身具有吸濕和透濕兩重性，所以封裝的優劣將導致成品對水氣敏感或不敏感，以致直接影響和降低成品的抗潮性能。

　　2 模塑料與水的敏感程度

　　下面的實驗數據充分說明模塑料的抗潮性能。表1和圖1列出不同模塑料在標準大氣條件和一定時間內的吸濕數據。從吸濕的結果來看，模塑料1的抗潮性比模塑料2好，而模塑料2的抗潮性比模塑料3好。

　　圖2為不同的模塑料（不同的封裝形式）在121℃／100％RH／15：Psig的潮氣中的吸濕狀況和其吸濕達到飽和所需要的時間。從模塑料的材料來看，模塑料4的抗潮性優于模塑料1，而模塑料1的抗潮性則優于模塑料3；從材料吸濕達到飽和的時間來看，TSSOP8封裝的抗潮性劣于SOIC8封裝，而SOIC8封裝的抗潮性則劣于SMD8封裝。

　　3 MSL試驗

　　（1）試驗目的

　　鑒別非氣密性固態表面貼裝器件對潮氣產生的應力的敏感度分級，使塑料封裝產品可以被正確地包裝、貯存和搬運，以免其在回流焊貼裝和／或修理操作中引起損傷。

　　（2）適用范圍

　　適用于非氣密性固態表面貼裝器件。

　　（3）試驗流程

　　（4）潮氣敏感度級別

　　（5）回流焊接的峰值溫度的條件

　　（6）試驗樣品的數量

　　有可靠性試驗評估的：11個／每個級別；沒有可靠性試驗評估的：22個／每個級別。

（7）失效標準