摘要：目前兵器系统的常规武器型号，由于使用量大，常规武器的单价不高，目前进口塑封器件在兵器系统中大量使用。由于使用的塑封器件种类多，数量大，采购渠道多样，质量水平不一，可靠性难以保障。实现塑封器件在武器系统等高可靠性领域的应用，在进行设计和替换等研究应用的基础上，需要全面地评估塑封元器件与武器装备可靠性要求的适应性。塑封器件分层在塑封器件的缺陷中占比较高，本文通过关于分层的失效分析FA案例，说明声学扫描显微技术对剔除塑封器件分层的必要性。
关键词：塑封元器件；分层；声学扫描显微技术SAM
1引言
在塑封器件或其他封装的电子器件中，与装配相关的封装缺陷是可靠性问题的一个主要来源。分层是塑封器件常见缺陷，分层或者粘接不牢是指塑封材料与其相连的材料界面之间的分离。分层可能发生在塑封器件中的任何位置。
分层可能发生在封装工艺、后封装制造阶段或者器件使用阶段。封装工艺导致的不良粘接界面是引起分层的主要因素。典型的缺陷包括模塑料和引线框架、模塑料和芯片表面、芯片和基板之间的界面分层等。
2 FA案例
2.1样品概况
某型号晶闸管，由Littlefuse生产，SOT-223封装,器件为拆机件，将该只样品编号为2#。1只未使用样品编号为1#。
2.2分析过程
2.2.1 外部形貌：
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外部目检可见：2只样品外部结构完整，标识清晰；1#样品生产厂家为ON Semiconductor，2#样品生产厂家为Littlefuse；1#样品未使用，2#样品管脚有残留焊料，器件为拆机件。
经查询，Littlefuse于2016年收购ON Semiconductor部分产品，其中包括晶闸管，两家厂家手册中该型号器件参数要求一致。两只样品可进行电参数和结构比对。
2.2.2 电性能测试
常温（25℃）下，对两只样品进行电性能测试，结果显示：1#未使用器件参数合格；2#器件无法触发，器件功能失效。
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2.2.3 X射线检查
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2只样品芯片结构完整，键合引线形态良好，引线架未见缺损或变形，包封层未见裂纹，但两只样品键合引线在X射线下灰度不一样，疑似键合材料存在差异。
2.2.4声学扫描显微镜检查
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声学扫描显微镜检查结果显示：1#样品内部未见分层；2#样品芯片表面未见分层，基板正面与塑封层界面全部分层（见图18、19）。
2.2.5 验证试验
声学扫描显微镜检查发现2#样品基板正面与塑封层界面全部分层，整个芯片的下表面为Anode端，推测样品芯片下表面与芯片粘接材料界面存在分层，造成Anode开路，导致器件无法触发。分层试着在器件上下表面间加压来消除。
为验证上述推断，进行如下测试：
（1）在2#样品上下表面间加压，然后进行测试，结果显示器件功能恢复，参数异常。
（2）释放压力，再次测试，器件无法触发，功能失效。
（3）增大加压压力，再次测试，器件功能、参数均恢复正常。
以下依次为不加压、加压、释放压力、增大加压压力时的测试数据：
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2#样品由于芯片下表面与粘接材料界面存在分层，造成Anode开路，导致器件失效；在器件上下表面间加压消除分层，使Anode有效连接，器件功能、参数可恢复正常。
2.2.6 剖切
用树脂将2#样品包封，垂直于芯片表面和器件长度方向将该样品剖切至芯片所在位置，剖面形貌如下：
剖面形貌可见：2#样品芯片下表面与粘接材料界面存在明显分层（图27、28红色箭头所示），分层横跨整个界面宽度。
当对塑封材料施加压力时，芯片下表面即Anode端通过导电材料与基板相连接，器件功能恢复正常。
3 结语
塑封料与其他材料界面一旦发生分层现象，即使刚开始分层面积小，但在器件使用过程中，难免受到热变应力或机械应力的作用，分层面积逐步增大，最终导致器件失效。
声学扫描显微技术（SAM），能有效发现塑封器件的分层缺陷，不会对器件造成破坏，这种技术在检测材料的性能、内部缺陷方面具有其他技术无法比拟的优点。它已成为无损检测技术中发展最快的技术之一。SAM可对大量器件进行检测，从而在产品使用之前筛选出不合格品或者保证线上模塑工艺的质量，对塑封器件可靠性有着非常重要的意义。
参考文献：
[1] ?《可靠性物理》 姚立真，2004.8。
[2] 《电子封装技术与可靠性》 H.阿德比利 迈克尔·派克 2012.9。