提升集成電路封裝設計可靠性策略初探

陳軍

【摘?要】文章簡單介紹了集成電路封裝，進一步引出集成電路封裝設計過程中會涉及到的關鍵環節，包括引線框架、焊線、塑封，最后站在集成電路封裝設計可靠性的角度上，重點闡述具體策略，如強化人員素質、創新管理模式、注重技術資源投入等，以期為相關工作的順利開展提供一定參考。

【關鍵詞】集成電路;封裝設計;設計策略

1.集成電路封裝

集成電路封裝在某種程度表示著電子學尖端，但從另一個角度來講，集成電路封裝又表示著電子學的新發展。集成電路不僅是單一芯片、某種電子結構，其種類繁多，涉及到的范圍廣泛，例如模擬電路、數字電路、傳感器等，不同集成電路所需的封裝要求也各有差異。集成電路封裝有助于芯片鍵合點與外部實現電氣連接，圍繞電路芯片進行機械保護，全方位保證電路芯片能夠正常工作。

2.集成電路封裝設計關鍵環節

2.1引線框架

引線框架始終充當著芯片載體，一般被用于將芯片引出，引線框架設計之前設計人員需考慮下述因素：1.塑封材料的粘結性。引線框架與塑封材料之間的粘結程度直接關系到整個設計的可靠性，強度高則產品氣密性良好，設計可靠性強，反之則不然。另外，塑封材料本身的設計好壞也會對粘結強度造成明顯影響，通過引腳適當位置處設計圖案的方式便可增強粘結性;2.芯片及引腳之間的連接程度。引線框架最為首要的功能就是負責將芯片與外界建立有效聯系，這就需要相關設計必須考慮到線弧長度及具體弧度;3.塑封材料在型腔內的流動性。針對多芯片類型的復雜設計，必須考慮到這一點。

2.2焊線

首先，提高焊線強度。能夠對焊線強度造成影響的不僅僅是焊點處結合強度，另外線弧形狀也會對其產生重要影響。基于此，可在焊線第二點處種球，分別采用BSOB、BBOS兩種方式進行。前者操作流程為在焊線第二點種球，繼而將第二點壓在焊球上，后者操作流程為焊線第二點壓焊球，上述方式均可達到增強焊線強度的目的。

其次，降低線弧高度。隨著集成電路的不斷優化，現有設計基本都已經開始向著小型化集成設計方向發展，這就為芯片厚度、膠水厚度、線弧高度提出了更高要求。通常情況下弧高不小于100，要想形成更小的弧度，需采用反向焊接與折疊焊接的方法來實現。前者可以形成較低線弧，但種球后產生較大焊球，在一定程度上限制了焊線間距。

最后，等離子清洗。增強焊接可靠性最關鍵的一種手段就是等離子清洗，通過此種方式除去芯片、引線框架表面存在的雜質，起到激活表面的作用，提升結合面牢固性。等離子清洗過程中需確保氣體在產品不同表面均勻流動，往往要借助有孔料盒來開展。影響等離子清洗的幾方面大致如下：1.氣體。等離子清洗中所用的氣體多為氫氣、氮氣、氧氣，還可使用混合氣體;2.產品排布及料盒。為了始終保證清洗的一致性，最終實現對封裝工藝的有效控制，應促使料盒排布與氣體總體流向基本相符;3.功率及時間。各廠家制作出的相應機械必須經過專業測試，確定下來設定范圍;4.評定方式。常見的方式多為滴水試驗。

2.3塑封

能夠對塑封作業質量造成影響的因素包括兩種。其一為模具與框架設計，如若需要大面積基島，則必要采用加強型設計措施，針對塑封體邊緣這一脆弱部分，適當增加結合力。值得注意的是，框架與塑封模具之間存在緊密聯系，二者相輔相成，互為補充，具體設計過程中實施綜合考量，包括框架與內部芯片擺放位置、走線位置等;其二為塑封材料。塑封材料質量高低對封裝設計可靠性具有關鍵性影響，通常會根據潮濕敏感等級來確定塑封材料等級，等級越高，對芯片保護作用越明顯。

3.提升集成電路封裝設計可靠性策略

3.1強化人員專業素養

務必重視設計人員的培養，定期開展專業培訓，引導集成電路封裝設計人員加強自身文化建設，不斷提升知識儲備能力。切實提高設計人員對相關企業的認同感與歸屬感，在遵循經濟法律法規的基礎上，展開具體操作。在企業規模不斷擴大、經濟效益逐步提升的形勢下，其所耗成本也在逐漸增加，成本支出呈現出多樣化趨勢。因而想要實現企業利益的穩步增長，就應從員工工作效率與質量入手，實現企業經濟的跳躍前進。應加強人力資源管理，不斷強化員工整體水平，堅持三高原則，即為高素質、高標準、高追求，從各個方面提升電路運作效率，推動本企業成長。

除了上述幾點外，全面提高集成電路封裝設計人員職業道德素質也至關重要，主要借助加大懲處力度來實現。集成電路封裝設計人員違法集成電路封裝設計準則后，必須嚴格處置，同時創建行業黑名單，對惡意違規行為絕不姑息，將各集成電路封裝設計人員違規、違法行為記錄在冊，在整個行業內實行信息共享。這一方式能夠明顯增加集成電路封裝設計人員的違法成本，促使其不得不依照行業準則辦事，形成正確的思想觀念與工作態度。提高集成電路封裝設計行業準入門檻，對于當前階段內常見的集成電路封裝設計準入資格考試，給予必要創新，設立集成電路封裝設計人員終身學習制度，緊跟企業管理、國家政策變化腳步。

3.2構建管理機制

不斷加強對集成線路與人力資源的管理，建立并健全管理制度，進而形成一個完整的管理體系。對于可能出現的集成電路運行故障，實行科學預測。并針對此做出有效高質的預防措施。同時根據工作中出現的問題，及時總結經驗與教訓，從多個方面共同提高供電質量。將保證聯絡開關正常運行的目標細化分解，下發到各部門中。確保各管理人員明確自身崗位職責，做到權責分明、各司其職。適時融入崗位責任制與激勵制度，將其與薪酬相掛鉤。對應的主管部門進行定期檢查，以此避免出現嚴重問題，通過多種方式保證線路運行的穩定性及可靠性性。針對已經老化的聯絡開關設施，可根據實際情況，決定其是否完全淘汰。防止出現持續性的損耗，為電路的正常運行留下安全隱患。

逐步形成并完善項目庫管理體系，明確集成電路建設方向，防止出現重復性建設，造成不必要的資源浪費。創新項目評價機制，構建系統化評估體系，將評估指標范圍擴大，賦予其多樣性特點，例如可包括集成電路安全性指標、經濟效益指標、社會效益指標等。

3.3加大技術投入

作為集成電路封裝設計的首要人員，最為關鍵的就是掌握集成電路設計與維護方法，大致流程如下：1.借助集成電路封裝設計評價體系，展開必要的評估與分析，進而快速診斷其中存在的問題;2.規劃內容分解。將整體內容分解成為不同子內容，分項設計期間，合理設置衡量標準。注重技術與資金投入，條件允許的情況下，積極引入高素質專業人才，為現有人員進行必要指導。未來集成電路封裝設計勢必會向著小型化、規模化方向發展，功率集成電路設計中所用的封裝材料，不但需具備良好的導熱性能，同時還需具備較低的膨脹系數，各類新型材料也開始應用于集成電路，必須重視這一點。

結論：綜上所述，集成電路封裝設計過程中，設計人員不但需要考慮到電性能，更需采取多種措施全力保證封裝工藝的可靠性。積極借鑒行業標準與其他公司總結出的先進經驗，圍繞可靠性展開精準測試，同時把握好可靠性測試與失效分析之間的關系，及時發現并解決問題。

參考文獻：

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（作者單位：江蘇芯盛智能科技有限公司成都分公司）