qfn封装技术的可靠性挑战 - dfr solutions.pdfVIP

QFN封装技术的可靠性挑战 孔元, Cheryl Tulkoff, Craig Hillman DfRsolutions可靠性工程公司 大纲 • 背景 • QFN简介 • QFN可靠性问题 • 失效物理（Physics-of-Failure）方法 –热应力Thermal stress –机械应力Mechanical stress –化学应力Chemical stress • 总结 2 背景 • 可靠性过程: 结合知识与经验为基础 的可靠性方法手段有效用于电子业 –新型技术 –设计过程 –制造过程及供应商选择 –加速及产品验证实验 –失效分析 新型技术的可靠性可以建立整个产品的可靠性基 础 3 新型技术可靠性 • 对新型技术不恰当的引入是产品失效主因 之一 – 案例：消费电子新技术往往不可以直接引入对可靠性要 求高的产品，但如何引入？ • 相关信息难以得到 – 经验缺乏 – 信息零碎 – 功能比可靠性更为重点 • 新型电子封装技术引入尤为挑战 – BGA, QFN，3D封装 4 QFN简介 • Quad Flat Pack No Lead 或Quad Flat Non-Leaded – ‘无产阶级的ball grid array’ – 其他名称 • Leadframe Chip Scale Package (LF-CSP) • MicroLeadFrame (MLF) • 等等：MLP, LPCC, QLP, HVQFN • QFN历史 – 九十年代中期由Motorola, Toshiba, Amkor等公司开发 – 九十年代后期由JEDEC/EIAJ 标准化 – 被业界特别是消费电子业迅速采用 5 QFN挑战 • QFN对于非消费电子行业而言是一个新技术。 其顾虑包括 –可靠性 –制造问题 –与OEM生产过程的兼容性 • 因此QFN的应用受到限制，特别针对高寿命， 恶劣使用环境，高可靠性的产品 6 QFN可靠性：改进之处 : Improvements • 封装尺寸小的优势 –比QFP, TSOP等更易在PCB上正确安置 –大pad尺寸更易焊锡印刷 –不用顾虑腿弯折或平面性问题 –恰当的设计可减少诸如锡桥问题 • 与湿气敏感度有关的缺陷减少（popcorning） 7 QFN可靠性：改进之处 • 更大面积更直接的热传导 – Die Die Attach Thermal Pad  Solder Board Bond Pad • QFN热阻抗q 比TQFP. TSSOP等减少约５０％(JESD-51) Ja – 允许与热有关的可靠性改进或2X 散热效应 8 QFN可靠性：问题之处 • QFN (vs. leaded 器件） – 高封装密度及减少RC – 但减少柔顺性（compliance ） 热循环失效 -40 to 125C QFP: 10,000 BGA: 3,000 to 8,000 CSP / Flip Chip: 1,000 QFN: 1,000 to 3,000 9