提升集成电路封装设计可靠性策略初探

陈军

【摘 要】文章简单介绍了集成电路封装，进一步引出集成电路封装设计过程中会涉及到的关键环节，包括引线框架、焊线、塑封，最后站在集成电路封装设计可靠性的角度上，重点阐述具体策略，如强化人员素质、创新管理模式、注重技术资源投入等，以期为相关工作的顺利开展提供一定参考。

【关键词】集成电路;封装设计;设计策略

1.集成电路封装

集成电路封装在某种程度表示着电子学尖端，但从另一个角度来讲，集成电路封装又表示着电子学的新发展。集成电路不仅是单一芯片、某种电子结构，其种类繁多，涉及到的范围广泛，例如模拟电路、数字电路、传感器等，不同集成电路所需的封装要求也各有差异。集成電路封装有助于芯片键合点与外部实现电气连接，围绕电路芯片进行机械保护，全方位保证电路芯片能够正常工作。

2.集成电路封装设计关键环节

2.1引线框架

引线框架始终充当着芯片载体，一般被用于将芯片引出，引线框架设计之前设计人员需考虑下述因素：1.塑封材料的粘结性。引线框架与塑封材料之间的粘结程度直接关系到整个设计的可靠性，强度高则产品气密性良好，设计可靠性强，反之则不然。另外，塑封材料本身的设计好坏也会对粘结强度造成明显影响，通过引脚适当位置处设计图案的方式便可增强粘结性;2.芯片及引脚之间的连接程度。引线框架最为首要的功能就是负责将芯片与外界建立有效联系，这就需要相关设计必须考虑到线弧长度及具体弧度;3.塑封材料在型腔内的流动性。针对多芯片类型的复杂设计，必须考虑到这一点。

2.2焊线

首先，提高焊线强度。能够对焊线强度造成影响的不仅仅是焊点处结合强度，另外线弧形状也会对其产生重要影响。基于此，可在焊线第二点处种球，分别采用BSOB、BBOS两种方式进行。前者操作流程为在焊线第二点种球，继而将第二点压在焊球上，后者操作流程为焊线第二点压焊球，上述方式均可达到增强焊线强度的目的。

其次，降低线弧高度。随着集成电路的不断优化，现有设计基本都已经开始向着小型化集成设计方向发展，这就为芯片厚度、胶水厚度、线弧高度提出了更高要求。通常情况下弧高不小于100，要想形成更小的弧度，需采用反向焊接与折叠焊接的方法来实现。前者可以形成较低线弧，但种球后产生较大焊球，在一定程度上限制了焊线间距。

最后，等离子清洗。增强焊接可靠性最关键的一种手段就是等离子清洗，通过此种方式除去芯片、引线框架表面存在的杂质，起到激活表面的作用，提升结合面牢固性。等离子清洗过程中需确保气体在产品不同表面均匀流动，往往要借助有孔料盒来开展。影响等离子清洗的几方面大致如下：1.气体。等离子清洗中所用的气体多为氢气、氮气、氧气，还可使用混合气体;2.产品排布及料盒。为了始终保证清洗的一致性，最终实现对封装工艺的有效控制，应促使料盒排布与气体总体流向基本相符;3.功率及时间。各厂家制作出的相应机械必须经过专业测试，确定下来设定范围;4.评定方式。常见的方式多为滴水试验。

2.3塑封

能够对塑封作业质量造成影响的因素包括两种。其一为模具与框架设计，如若需要大面积基岛，则必要采用加强型设计措施，针对塑封体边缘这一脆弱部分，适当增加结合力。值得注意的是，框架与塑封模具之间存在紧密联系，二者相辅相成，互为补充，具体设计过程中实施综合考量，包括框架与内部芯片摆放位置、走线位置等;其二为塑封材料。塑封材料质量高低对封装设计可靠性具有关键性影响，通常会根据潮湿敏感等级来确定塑封材料等级，等级越高，对芯片保护作用越明显。

3.提升集成电路封装设计可靠性策略

3.1强化人员专业素养

务必重视设计人员的培养，定期开展专业培训，引导集成电路封装设计人员加强自身文化建设，不断提升知识储备能力。切实提高设计人员对相关企业的认同感与归属感，在遵循经济法律法规的基础上，展开具体操作。在企业规模不断扩大、经济效益逐步提升的形势下，其所耗成本也在逐渐增加，成本支出呈现出多样化趋势。因而想要实现企业利益的稳步增长，就应从员工工作效率与质量入手，实现企业经济的跳跃前进。应加强人力资源管理，不断强化员工整体水平，坚持三高原则，即为高素质、高标准、高追求，从各个方面提升电路运作效率，推动本企业成长。

除了上述几点外，全面提高集成电路封装设计人员职业道德素质也至关重要，主要借助加大惩处力度来实现。集成电路封装设计人员违法集成电路封装设计准则后，必须严格处置，同时创建行业黑名单，对恶意违规行为绝不姑息，将各集成电路封装设计人员违规、违法行为记录在册，在整个行业内实行信息共享。这一方式能够明显增加集成电路封装设计人员的违法成本，促使其不得不依照行业准则办事，形成正确的思想观念与工作态度。提高集成电路封装设计行业准入门槛，对于当前阶段内常见的集成电路封装设计准入资格考试，给予必要创新，设立集成电路封装设计人员终身学习制度，紧跟企业管理、国家政策变化脚步。

3.2构建管理机制

不断加强对集成线路与人力资源的管理，建立并健全管理制度，进而形成一个完整的管理体系。对于可能出现的集成电路运行故障，实行科学预测。并针对此做出有效高质的预防措施。同时根据工作中出现的问题，及时总结经验与教训，从多个方面共同提高供电质量。将保证联络开关正常运行的目标细化分解，下发到各部门中。确保各管理人员明确自身岗位职责，做到权责分明、各司其职。适时融入岗位责任制与激励制度，将其与薪酬相挂钩。对应的主管部门进行定期检查，以此避免出现严重问题，通过多种方式保证线路运行的稳定性及可靠性性。针对已经老化的联络开关设施，可根据实际情况，决定其是否完全淘汰。防止出现持续性的损耗，为电路的正常运行留下安全隐患。

逐步形成并完善项目库管理体系，明确集成电路建设方向，防止出现重复性建设，造成不必要的资源浪费。创新项目评价机制，构建系统化评估体系，将评估指标范围扩大，赋予其多样性特点，例如可包括集成电路安全性指标、经济效益指标、社会效益指标等。

3.3加大技术投入

作为集成电路封装设计的首要人员，最为关键的就是掌握集成电路设计与维护方法，大致流程如下：1.借助集成电路封装设计评价体系，展开必要的评估与分析，进而快速诊断其中存在的问题;2.规划内容分解。将整体内容分解成为不同子内容，分项设计期间，合理设置衡量标准。注重技术与资金投入，条件允许的情况下，积极引入高素质专业人才，为现有人员进行必要指导。未来集成电路封装设计势必会向着小型化、规模化方向发展，功率集成电路设计中所用的封装材料，不但需具备良好的导热性能，同时还需具备较低的膨胀系数，各类新型材料也开始应用于集成电路，必须重视这一点。

结论：综上所述，集成电路封装设计过程中，设计人员不但需要考虑到电性能，更需采取多种措施全力保证封装工艺的可靠性。积极借鉴行业标准与其他公司总结出的先进经验，围绕可靠性展开精准测试，同时把握好可靠性测试与失效分析之间的关系，及时发现并解决问题。

参考文献：

[1]范海东，陈炫宏，赵春晖.基于图像处理的集成电路封装质量检测方法[J].控制工程，2019，26（08）：1592-1598

[2]吕炳赟.集成电路封装技术与低成本质量控制[J].电子技术与软件工程，2019（10）：89

（作者单位：江苏芯盛智能科技有限公司成都分公司）