微電子封裝中鹵素誘導鍵合腐蝕的機理與防護技術研究

在現(xiàn)代微電子封裝中，模塑料不僅需要保護芯片免受外界環(huán)境影響，還必須具備阻燃特性以滿足安全標準。然而，阻燃劑在高溫高濕等極端條件下的化學穩(wěn)定性，直接關系到芯片內(nèi)部鍵合界面的長期可靠性。本文科準測控小編將系統(tǒng)解析這一微觀化學過程及其對器件壽命的影響。

溴系阻燃劑的“穩(wěn)定”與“釋放”

目前廣泛使用的高質(zhì)量模塑料多采用溴系阻燃劑，其溴原子通常通過穩(wěn)定的化學鍵與聚合物骨架結合，在器件常規(guī)工作溫度下不易游離。然而，在加速老化測試（如HAST）或極端高溫條件下，化學鍵可能斷裂，釋放出少量游離溴離子，成為潛在腐蝕反應的起點。

三氧化二銻的“雙重角色”

為增強阻燃效果，傳統(tǒng)配方中常添加三氧化二銻（Sb?O?）作為協(xié)同劑。問題在于，游離溴可能與Sb?O?反應生成鹵化銻絡合物，這些物質(zhì)具有遷移性，可逐步滲透至芯片的金-鋁鍵合界面。在電化學作用下，鋁鍵合盤可能發(fā)生腐蝕，生成絕緣的氧化鋁或氫氧化鋁，最終導致鍵合失效——這是微電子封裝中一種典型的失效模式。

技術演進：從“消除風險”到“主動清除”

為應對這一挑戰(zhàn)，行業(yè)技術路徑已向兩個方向發(fā)展：一是逐步淘汰三氧化二銻，從源頭避免鹵化銻生成；二是引入專利性“離子清除劑”，其可主動捕捉并中和材料中背景級別的游離溴、氯離子。實驗表明，采用此類新材料的器件在135℃、207kPa的高壓環(huán)境中持續(xù)測試1400小時后，仍保持鍵合完整性，顯示出顯著的技術進步。

科學共識尚未形成：腐蝕機制的多重解釋

盡管業(yè)界已在工程層面取得進展，但對腐蝕的確切化學機制仍存在學術分歧。不同研究分別提出了氫氧化鋁生成、冶金相分離、金屬間化合物氧化、揮發(fā)性鹵化物遷移等多種解釋模型。這些機制可能對應不同的材料體系或環(huán)境條件，其具體觸發(fā)路徑與主導因素尚未被完整界定，反映出該問題的系統(tǒng)復雜性。

微電子封裝的長期可靠性，建立在材料配方設計、工藝控制與系統(tǒng)性驗證的緊密配合之上。科準測控在長期支持客戶研發(fā)的過程中，持續(xù)提供包括高溫高濕測試、離子遷移分析、鍵合界面表征在內(nèi)的綜合測試方案，幫助客戶精準評估材料穩(wěn)定性與失效風險。若您在材料選型、可靠性驗證或失效分析方面需要進一步的技術支持，歡迎與我們聯(lián)系，共同提升產(chǎn)品的核心可靠性。