以集成电路为例:

最小线条: 0.35、0.25、0.18、0.13μm;

衬底材料: Si>SOI>SiGe>GaAs>SiC;

互连材料:Cu>Al(国外先进工艺)Al>Cu(国内现有工艺);

钝化材料:SiN>PSG>聚烯亚胺 无机>有机;

键合材料:Au>Cu>Al(Si);

电路形式:数/模分离>数/模合一 RF/BB分离>RF/BB合一。

CMOS芯片成品率与可靠性的关系

成品率(有时称为质量):出厂或老化筛选中在批量器件发现的合格器 件数 可靠性:经历一年以上的上机时间后的失效器件数

一般而言，器件的质量与成品率越高，可靠性越好，但质量与成品率相同的器件，可靠性并非完全相同

SPC数据:合格率的表征

统计工艺控制

工艺准确度和工艺稳定性是决定产品成品率和可靠性的重要因素，可用统计工艺控制(SPC，Statistical Process Control)数据来定量表征。

合格率的表征参数

成品率(yield):批产品中合格品所占百分比;

ppm(parts per million):每一百万个产品中不合格品的数量，适合于批量大、质量稳定、成品率高的产品表征;

工艺偏移和离散的表征:

不合格品的产生主要来自元器件制造工艺不可避免地存在着的偏移和离散，工艺参数的分布通常满足正态分布，其均值为μ、标准偏差为σ。

三.封装考虑

1.寄生参数典型值

有引脚元件:寄生电感1nH/mm/引脚(越短越好)，寄生电容4pF/引脚;

无引脚元件:寄生电感0.5nH/端口，寄生电容0.3pF/端口;

不同封装形式寄生效应的比较(寄生参数由小到大);

无引脚贴装>表面贴装>放射状引脚>轴面平行引脚;

CSP>BGA>QFP>SMD>DIP。

电容器的寄生电感还与电容器的封装形式有关:管脚宽长比越大，寄生电感越小。

2.有利于可靠性

引线极短:降低了分布电感和电容，提高了抗干扰能力和电路速度;

机械强度高:提高了电路抗振动和冲击的能力;

装配一致性好:成品率高，参数离散性小。

3.不利于可靠性

材料不匹配性增加:某些陶瓷基材的SMT元件(如某些电阻器、电容器、 无引线芯片载体LCC)与PCB基板环氧玻璃的热膨胀系数不匹配，引发热 应力失效;

较易污染:SMT元件与PCB板之间不易清洁，易驻留焊剂的污染物，需采 用特殊的处理方法;

表面贴装对可靠性是利远大于弊，目前已占了90%的比例。

4.封装材料的比较:

塑料封装

优点:成本低(约为陶瓷封装的55%)，重量轻(约为陶瓷封装的 1/2)，管脚数多，高频寄生效应弱，便于自动化生产;

缺点:气密性差，吸潮，不易散热，易老化，对静电敏感;

适用性:大多数半导体分立器件与集成电路常规产品。

陶瓷封装

优点:气密性好，散热能力强(热导率高)，高频绝缘性能好，承受功率 大，布线密度高;

缺点:成本高;

适用性:航空、航天、军事等高端市场。

金属封装

优点:气密性好，散热能力强，具有电磁屏蔽能力，可靠性高;

缺点:成本高，管脚数有限;

适用性:小规模高可靠器件。

通常称塑封为非气密封装，陶瓷和金属为气密封装。

吸潮性问题

塑料封装所采用环氧树脂材料本身具有吸潮性，湿气容易在其表面吸附，水汽会引起塑封材料自身的蠕变，如入侵到芯片内部，则会导致腐蚀以及表面沾污气密性问题。

塑料管壳与金属引线框架、半导体芯片等材料的热膨胀系数的差异要大得多(与陶瓷及金属管壳相比)→温度变化时会在材料界面产生相当大的机械应力→界面处产生缝隙→导致气密性劣化 水汽在缝隙处聚集→温度上升时迅速汽化而膨胀→界面应力进一步加大→有可能使塑封体爆裂(“爆米花”效应)。

PCB再流焊时温度可在5~40s内上升到205~250 ℃ ，上升梯度达到1~2 ℃/s ，容易产生上述效应。

温度适应性问题

塑封材料的玻璃化转换温度为130~160 ℃ ，超过此温度后塑封材料会软化，对气密性也有不利影响

商用塑封器件的温度范围一般为0~70 ℃ 、-40~+85 ℃ 、-40~+125℃ ，难以达到军用温度范围-55~+125 ℃。

「关于」

文章来源：《电子元器件与信息技术》 网址: http://www.dzyqjyxxjs.cn/zonghexinwen/2020/1021/598.html