封装环境的水汽含量控制

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1、封装环境的水汽含量控制明源(中国兵器工业第214研究所，蚌埠233042)摘要：本文通过具体的试验尝试，配合一系列控制程序如封装环境控制、工艺加工控制等控制方法，摸索出一种较佳的封装工艺控制程序，为封装环境的水汽含量控制提供参考。关键词：水汽含量密封环氧漏气率TheVaporContentControlofPackagingEnvironmentsMingYuan(No．214ResearchInstituteofChinaOrdnanceIndustries，Bengbu233042)Abstract：Thispaperexplor

2、edabetterpackagingprocesscontrolprocedurebymeansofspecificexperiment，andaseriesofcontrolprocesssuchaspackagingenvironmentalcontrolandprocessmachiningcontrolmethods．Andalsoitprovidedareferenceforthevaporcontentcontrolofpackagingenvironments．Keywords：VaporContentSealingEp

3、oxyLeakage1引言在气密封装的混合集成电路封装中，水汽的单独存在或与其他气体或离子沾污物一起存在，一直是高可靠系统制造者最关心的问题。水与离子或其他残余物之间的相互作用会腐蚀器件的金属化层和电连接，产生金属迁移，导致电气短路，产生高的漏电流，并在半导体器件中产生反向电流，致使电路失效。因此，如何控制外部环境及工艺生产加工程序以生产出能够满足GJB548A方法1018规定的水汽含量要求(小于5000ppm)的混合集成电路，是值得工艺制造者去研究的。2环境控制2．1缝焊机外部环境控制缝焊机外部环境控制内容包括洁净度、温度、湿度、防

4、静电、水、电、气和真空等几个方面。为满足水汽含量控制要求，应具备的具体要求如下。洁净度要求为：lO万级；温度控制范围为：15℃～29。C；湿度控制范围为：RH35％～RH70％；通自来水；有防静电要求；动力电要求为：单相：220VAC，三相：380VAC，符合国家规定的电网电压波动范围；气体要求为：氮气要求：纯度优于99．9％，压力≥O．65MPa，压缩空气要求：干燥，压力≥0．55MPa；·297·第"-t-tm届全国混合集成电路学术会议论文集真空要求为：真空度：6．77×104Pa～8．33×104Pa(20inHg～25inHg

5、)。2．2缝焊机操作箱内环境控制一般而言，对于充氮封装的混合集成电路，要保证电路内部水汽含量满足要求，缝焊机操作箱内氮气(N2)的水汽含量要小于40ppm。我们所使用的是99．999％的高纯度氮气(N2)，理论上是可以满足缝焊环境要求的。但是，从缝焊机操作箱内抽取的氮气(N2)经漏点仪测试后，其水汽含量往往高于70ppm，不满足缝焊要求。我们怀疑是氮气(N2)本身成份不纯或者在输送的过程中，由于管道不致密等原因致使水分进入了管道。为了验证这种想法，我们做了以下试验，抽取缝焊机附近的管道氮气(N2)用漏点仪进行水汽含量测试，结果均在10

6、ppm左右，这说明氮气(N2)在进入缝焊机操作箱之前是完全合格的，水汽含量过高问题是出在操作箱上。经过仔细检查，发现当操作箱内氮气(N2)压强设置不太高时，大气中水汽会通过细小的孔洞(比如操作手套因长期使用会出现个别针孔大小的洞)进入操作箱，并附着在操作箱内臂和工夹具等上面，然后缓慢释放，导致操作箱氮气(N2)水汽含量较高。当我们经更换操作手套，拿出所有多余工夹具，并用干抹布擦拭操作箱同时加大氮气(N2)流量等一系列操作后，经漏点仪测试操作箱内水汽含量已降到20ppm以下。以上试验说明我们所使用的高纯氮气(N2)的水汽含量是合格的，只

7、要加强控制，缝焊机操作箱内的氮气(N2)环境是完全能够满足混合集成电路水汽含量要求的。3工艺控制3．1封前洁净控制进行气密封装的混合集成电路封装前必·298·须履行了电参数测试程序并合格，封前进行了洁净控制、内部目检并合格的电路，具体洁净程序为：在超净工作台内，用显微镜镜检电路内部，用高纯氮气吹去电路内部尘屑和多余物，对于附着在封装外壳内壁和电路表面不能吹除的，可先用拨针拨动或用细小的棉球擦拭，然后再用高纯氮气吹除，达到洁净控制的目的。封前洁净的目的是去除附着在电路表面及芯片表面的可动多余物，同时，在一定程度上去掉有机杂质。很大程度上

8、消除了水汽含量超标的内部因素，防止水与离子或其他残余物之间相互作用导致器件金属化层的腐蚀和产生电连接，致使电路失效。从而保证水汽含量测试达标。3．2真空烘烤控制各种粘接剂如84—3胶、H37一MP、环氧膜以及清洗剂如乙醇