0 前言

由于其结构和材料等因素，塑封微电路最初被认为是较容易失效的产品。那时，这些因素使塑封微电路被限制用于高应力和高可靠的环境中。特别是塑料封装的可靠性低于气密封装的可靠性，其理由如下：

——塑封微电路所用材料的热膨胀系数（CTE）的变化较大，导致温度相关问题的发生； 

——塑封微电路会吸收潮气，导致芯片腐蚀和封装开裂（爆玉米花效应）。

在80年代之前，由于潮气入侵、腐蚀、开裂和分层，塑封微电路的失效是常见现象。不过，到80年代末，由于塑料、模制工艺和芯片加工等技术取得了长足进步，塑封微电路的早期失效问题已得到基本解决。

1、试验程序

下列一些新的和较为常用的环境试验可用来评价塑封微电路的耐环境条件特性；

1.1温度评价

一般来说，高温试验可加速因制造期间材料组合不当和封装内受到沾污引起的化学劣化。就军事用途来说，-55~ 125℃的温度范围适合用来评价塑封微电路的功能度。高温还可减缓电路金属内的残余机械应力。

1.2温度循环和热冲击

温度循环采用空气-空气调节介质，需要几分钟时间在介质之间转换。就热冲击而言，液体一液体介质可提供严酷的温度冲击环境，在两个温度极值之间转换时和在室温下不需要停机时间。

对于上述两个应用来说，军用设备一般需要-65~ 150℃温度范围。温度循环和热冲击可加速下列失效机理：

——键合不良；

——材料热失配，比如芯片封装界面； .

——气密性封装中盖子密封不良；

——塑料封装或材料硫化不良，比如环氧树脂芯片粘结；

——芯片开裂或衬底安装不当；

1.3稳定性焙烤

当电气无偏压塑封微电路经受环境温度条件时，就要对其实行稳定性焙烤。这个程序可加速诸如金属化缺陷、腐蚀、表面不稳定或沾污封装缺陷和电镀缺陷等失效机理。典型的焙烤是按MIL- STD- -883方法1008条件B的要求、在125℃温度下进行。

1.4高加速应力 试验

高加速应力试验（HAST）是加压的耐潮性试验，它把潮气压入塑封外壳内，同时让试样在典型工作电压和电流负载下经受静态电偏压条件，根据JEDEC标准22-A100的规定，典型的应用包括105~ 140℃的温度范围，85%RH，17.6~44.5psia 的汽压范围，25~200 小时的持续时间。

高加速应力试验一般可识别诸如封装缺陷、钝化和金属化薄弱等失效机理。这种试验既可在非偏压条件下也可在功率循环下实施。

1.5盐雾试验

盐雾试验用来评价外部镀层，以模拟海岸气氛的影响。正如MIL-STD-883E 方法1009所规定的那样，一般在 95±5℃的温度下进行盐雾调节，暴露的持续时间为24~ 240小时。

1.6老炼

老炼系指用来提高电子元器件的可接受性和降低失效率的人工老炼。在静态老炼中，DC偏压在高温下被施加到许多器件结上。这种方法有助于识别离子沾污、反相、沟道形成、氧化物缺陷、金属化缺陷和热激活的表面缺陷。动态老炼方法与静态老炼方法的目标是相同的，也是用来识别上述缺陷。不过，在动态老炼期间，电压脉冲或正弦脉冲被施加到器件的

输入上，输出是根据时间或瞬时电压测出的。根据MIL- -STD-883方法1015条件A-E的要求，老炼的温度应为125"C. 较常见的惯例是施加不超过器件的最高工作环境温度的温度，以减弱评价缺陷时的人工老炼强度。

1.7耐潮性试验 /潮气引起的应力敏感度

耐潮性试验是把器件置于高温和高湿度环境中受试。这种试验可识别器件对潮气引起的应力的敏感度，以便使器件能适当封装、贮存和搬运，以避免机械损伤。正如JEDEC标准JESD22- -A112中指出的那样，这种试验的典型温湿度为85℃和85%RH。

1.8高压锅试验

高压锅试验（或称为加速耐潮性试验）采用严酷的压力、湿度和温度条件来加速潮气侵入器件中，以评价器件的耐潮性。正如JEDEC标准JESD22- A102-B指出的那样，典型的试验条件为：温度121±1℃， 相对湿度100%RH，汽压15±1psig，停机时限为24~ 336 小时。

2、结论

塑封微电路的耐环境可靠性试验会继续作为军事和航天用途评价的重要组成部分。它们也说明了环境试验如何在保证塑封微电路能用于苛刻环境时所起的重要作用。塑封微电路将继续在这些工业部门中起重要作用，因为它们结构牢固、尺寸较小、重量较轻、易损性较低以及费用比陶瓷的低。而且，其固体结构能容易经得起机械冲击、振动和离心力的影响。在利用上述好处时，军品设计师和工程师还要注意潜在的风险，因此必须采取适当的预防措施。