2、混合集成电路的失效

混合集成电路工艺：

• IC工艺：氧化、扩散、镀膜、光刻等

• 厚膜工艺：基板加工、制版、丝网印刷、烧结、激光调阻、分离元器件组装等

• 薄膜工艺：基板加工、制版、薄膜制备、光刻、电镀等

失效原因：

元器件失效：31%

互连失效：23%，引线键合失效、芯片粘结不良等

沾污失效：21%

关于混合集成电路：

按制作工艺，可将集成电路分为：

（1）半导体集成电路（基片：半导体）

? ? ? ? ?即：单片集成电路（固体电路）

? ? ? ? ?工艺：半导体工艺（扩散、氧化、外延等）

（2）膜集成电路（基片：玻璃、陶瓷等绝缘体）

? ? ? ? ?工艺：

? ? ? ? ?薄膜集成电路——真空蒸镀、溅射、化学气相沉积技术

? ? ? ? ?厚膜集成电路——浆料喷涂在基片上、经烧结而成（丝网印刷技术）

3、混合集成电路（Hybrid Integrated Circuit）

特点：充分利用半导体集成电路和膜集成电路各自的优点，达到优势互补的目的；

工艺：用膜工艺制作无源元件，用半导体IC或晶体管制作有源器件。

三种集成电路的比较：

第三章 微电子封装技术与失效

1、微电子封装的分级：

??零级封装：通过互连技术将芯片焊区与各级封装的焊区连接起来；

? 一级封装(器件级封装)：将一个或多个IC芯片用适宜的材料封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带自动焊(TAB)和倒装焊(FC)连接起来，使之成为有功能的器件或组件，包括单芯片组件SCM和多芯片组件MCM两大类

? 二级封装(板极封装)：将一级微电子封装产品和无源元件一同安装到印制板或其他基板上，成为部件或整机。

? 三级封装(系统级封装)：将二极封装产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连接起来，形成三维立体封装，构成完整的整机系统(立体组装技术)

2、微电子的失效机理

（1）热/机械失效

• 热疲劳

热疲劳失效主要是由于电源的闭合和断开引起热应力循环，造成互连焊点变形，最终产生裂纹

失效分析例子——连接器的过机械应力疲劳损伤

样品：SMA连接器(阴极)

现象：外部插头(阳极)与该SMA接头连接不紧，装机前插拔力检验合格

失效模式：接触不良

半圆弧夹片明显偏离

插孔周边绝缘介质有较深的插痕

偏离的半圆夹片根部有裂纹

半圆片裂纹断面

蠕变----材料在长时间恒温、恒压下，即使应力没有达到屈服强度，也会慢慢产生塑性变形的现象

蠕变导致焊点断裂

• 脆性断裂

当应力超过某一值时，陶瓷、玻璃和硅等脆性材料易发生脆性断裂。断裂一般发生在有初始裂纹和刻痕的地方，当原有裂纹扩展到器件的有源区时，器件将失效。

• 塑性变形

当应力超过材料的弹性限度或屈服点时，将发生塑性变形(永久)：

金属：电阻升高或开裂

陶瓷等脆性材料：开裂

MEMS系统：影响精度甚至不能正常工作

封装界面层分层----粘连在一起的不同层之间出现剥离或分离的现象

原因：表面缺陷

表面存在水汽和挥发物

材料不均或表面粗糙等

塑封件因热膨胀系数不同，温度变化大时会出现；

塑封件因吸收过多潮气，在受热例如焊接过程中出现分层(爆米花现象)；

BGA封装中，模塑料与基体界的界面及粘胶处易发生水汽爆裂。

• 应力迁移(Stress Migration)

引子：铜互连替代铝互连，虽然铜的电阻率较低，抗电迁移和应力迁移能力强，但应力迁移诱生空洞，导致电阻增大甚至完全断裂

出现条件：应力梯度—绝缘介质与铜之间的热失配所致

位置：通孔和金属连线边缘等应力集中区域

影响因素：应力、应力梯度、互连结构、工作温度、金属介质界面粘附性、互连材料的微观结构

文章来源：《失效分析与预防》 网址: http://www.sxfxyyf.cn/zonghexinwen/2021/0708/378.html

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