新解读《GB_T 42706.2 - 2023电子元器件 半导体器件长期贮存 第2部分：退化机理》必威体育精装版解读.pptxVIP

《GB/T42706.2-2023电子元器件半导体器件长期贮

存第2部分：退化机理》必威体育精装版解读

一、半导体器件贮存退化现象全景洞察

（一）引线镀层退化：可焊性与氧化的危机

长期贮存时，引线镀层的可焊性随时间降低，这主要源于镀层表面氧化与污染。氧化层阻碍焊料与镀层接触，

增加焊接难度与不良率。湿度、氧气暴露、洁净度、外来物及污染等都是影响可焊性的因素。比如在湿度较高的环境中，镀层更容易被氧化，进而降低可焊性。所以，评估与控制引线镀层可焊性和氧化速率，对保障器件可靠性意义重大。

（二）“爆米花”效应：封装内部的隐形杀手;

“爆米花”效应是特定贮存条件下半导体器件的失效模式，

表现为封装内部金属层或互连线因应力释放膨胀开裂。其与封装材料、工艺及贮存环境紧密相关。当材料被快速加热，内部水分变成蒸汽膨胀，若无法消散，就会使电子器件丧失粘附性，导致界面分层、封装起泡、开裂和鼓包。在高温且湿度较大的贮存环境中，这种效应更容易发生。要预防该效应，需优化封装结构和材料，严格控制贮存条件。

（三）分层现象：多因素导致的性能隐患

分层是指水汽在材料中、空洞处或层间界面积聚，经温度循环或热处理后材料分离的现象。带有机钝化层、有机衬底和聚合物密封材料的芯片及印制电路板更易吸收水汽，高温处理时会释气，主要失效模式为界面消失和;

粘合部位分离。这严重影响器件散热性能和电气连接稳

定性，例如在一些对散热要求极高的芯片中，分层可能导致芯片过热，进而影响其性能。

（四）腐蚀与变色：金属结构的慢性侵蚀

腐蚀是导致金属氧化和/或结构分解的化学反应，水汽、化学侵蚀和污染会加剧腐蚀。污染物如氟和氯，可能与水汽或工业污染物结合形成水合物，催化腐蚀。腐蚀会造成开路、短路、枝晶和变色。某些金属镀层变色，尤其是银和银合金，因与氧和/或硫反应，可能引发可焊性问题。在工业污染严重的贮存环境中，半导体器件的金属部分更容易受到腐蚀。

（五）静电影响：瞬间冲击的危害;

当要求ESD防护时，应使用导???或静电耗散材料。包

装材料不当、相对湿度太低或接近静电源，都可能引发

静电放电，导致P-N结损伤、氧化层击穿、穿孔或影

响其他敏感参数。在电子元器件生产车间，若静电防护

措施不到位，静电可能在器件贮存过程中对其造成损害。

（六）高能电离辐射损伤：特殊环境下的威胁

当产品易被电离辐射如X射线或其他高能辐射源损伤时，暴露其中会有潜在危害。某些芯片对这种辐射特别敏感，会引发参数漂移。在一些特殊行业，如航天领域，半导体器件就面临着高能电离辐射的威胁。所以，对电离辐射敏感的产品必须加以保护。

（七）贮存温度风险：高温加速退化;

暴露在高温环境下，会加速某些半导体器件退化，如金

属化层应力释放，以及贮存前写入数据的非易失性存储单元的数据丢失。对于车载半导体器件，在炎热的夏天，车内高温环境就可能加速其退化。

二、引线镀层退化的深度剖析与应对

（一）可焊性下降原理与影响因素

1.氧化层阻碍机制：在长期贮存过程中，引线镀层表面会逐渐形成氧化层。以常见的金属镀层为例，如铜镀层在空气中会与氧气发生反应，生成氧化铜。这层氧化铜质地致密，会阻止焊料与镀层金属直接接触。从微观角度看，焊料中的原子难以穿过氧化层与镀层金属原子形成金属键，从而无法实现良好的焊接。;

2.湿度的加速作用：湿度是影响可焊性的关键因素之

一。当环境湿度较高时，水分子会吸附在镀层表面。一方面，水分子中的氧原子会参与氧化反应，加速镀层的氧化进程；另一方面，湿度较高的环境有利于污染物在镀层表面的附着和扩散，进一步降低可焊性。例如，在沿海地区，由于空气湿度大且含有盐分等污染物，电子元器件引线镀层的可焊性下降速度明显快于内陆干燥地区。

3.污染与外来物的影响：外界的污染物，如灰尘、油污等，一旦附着在引线镀层表面，会在焊接过程中阻碍焊料的铺展。油污会在镀层表面形成一层隔离膜，使焊料无法与镀层充分接触；灰尘等颗粒状污染物则可能导致焊接点出现空洞或虚焊等问题。在生产车间环境较差;

的情况下，电子元器件更容易受到此类污染，从而影响

其长期贮存后的可焊性。

（二）氧化速率的评估与控制策略

1.氧化速率评估方法：可以通过定期对引线镀层进行表面分析来评估氧化速率。例如，采用X射线光电子能谱（XPS）技术，能够精确测定镀层表面氧化层的厚度和成分变化。通过在不同贮存时间点进行XPS测试，绘制氧化层厚度随时间变化的曲线，从而直观地了解氧化速率。此外，还可以利用电化学方法，如开路电位监测，通过测量镀层在特定环境中的开路电位变化来间接反映