一文讲透QFN引线框架可靠性分析

随着半导体技术的飞速发展，集成电路的封装技术也在不断进步。在众多封装形式中，方形扁平无引脚封装（QFN）因其体积小、重量轻、散热性能好、可靠性高等优点，在通信设备、计算机硬件、消费电子、汽车电子以及工业控制系统等领域得到了广泛应用。QFN引线框架作为塑封集成电路的重要材料，承载着芯片，连接外部线路板以传输电信号，并起到固定芯片的作用。因此，引线框架的结构设计和工艺控制对塑封器件的可靠性起到至关重要的作用。 

引线框架通常需要具备良好的导电性、导热性和抗氧化性，适当的热膨胀系数，以及高强度。目前引线框架的制造工艺主要分为冷冲压和化学腐蚀两种，随后通过电镀工艺完成制造。此外，随着卷式先镀后蚀工艺的出现，使得引线框架的工艺更加多样化，能满足客户快速出样和大规模量产化的需求。

本文科准测控小编将深入探讨影响QFN引线框架可靠性的关键因素，并提出相应的改进措施，以期为提高QFN封装的整体质量提供参考。

 

一、引线框架的结构设计

引线框架与塑封料之间的界面结构是机械粘接，其可靠性受到水汽、钠氯离子等有害杂质的影响，这些杂质可能通过引线框架和塑封料之间的间隙侵入，在加热时导致塑封体膨胀，进而可能引起塑封体开裂，俗称“爆米花”现象。为了提高抗分层可靠性，引线框架设计中会引入特殊结构，如DIP封装中的开孔和拐角设计，QFP引线框架中的PAD背部dimple设计，以及OFN封装中的半腐蚀技术形成的嵌套结构、异形引脚设计、引脚末端的锁料孔、PAD周围的条装锁料槽和芯片粘接未覆盖的PAD正面的X形半蚀刻塑料槽等（如图1、图2）。这些设计有助于增强引线框架与塑封料之间的粘接强度，从而提高封装的可靠性。 

二、常用检测设备

1、Beta S100 推拉力测试机 

1）设备概述

a、推拉力测试机是一种专为微电子领域设计的动态测试设备，用于评估引线键合后的焊接强度、焊点与基板的粘接强度以及进行失效分析。该仪器能够执行多种测试，如晶片推力测试、金球推力测试和金线拉力测试，配备有高速力值采集系统，以确保测试的精确性。

b、用户可以根据具体的测试需求更换相应的测试模块，系统将自动识别并调整到合适的量程。这种灵活性使得设备能够适应不同产品的测试需求。每个测试工位都设有独立安全高度和速度限制，以防止因误操作而损坏测试探头。该系统以快速、精确和广泛的适用性为特点。

c、该推拉力测试机广泛应用于半导体集成电路封装测试、LED封装测试、光电器件封装测试、PCBA电子组装测试，以及汽车电子、航空航天和军事等领域。同时，它也适用于电子分析和研究单位进行失效分析，以及教育机构的教学和研究活动。

三、检测方法

步骤一：设备与配件检查

检查QFN引线框架测试机及其所有配件，确保设备完整且功能正常。

确认测试机、推刀（或钩针）和夹具等关键部件均已完成校准，以确保测试结果的精确性。

步骤二：模块安装与电源连接

将待测试的模块正确安装到推拉力测试机上。

连接电源，并启动测试机，等待系统自检和模块初始化完成。

检查所有指示灯和显示屏是否正常工作，确保系统准备就绪。

步骤三：推刀（或钩针）的安装与校准

根据测试的具体需求，选择适合的推刀。

将推刀安装到推拉力测试机的指定位置，并进行牢固锁定，以保证测试的精确度。

步骤四：测试夹具固定

将QFN引线框架精确地放置在测试夹具中，并确保其位置正确。

将夹具安装到测试机的工作台上，并使用固定螺丝将其紧固，模拟实际使用中的固定状态。

步骤五：测试参数的设定

在测试机的软件界面上输入必要的测试参数，包括但不限于测试方法、传感器选择、测试速度、目标力值、剪切高度和测试次数。

完成参数设置后，保存并应用这些参数，确保测试能够按照预定条件执行。

步骤六：测试执行

在显微镜下确认QFN引线框架和推刀（或钩针）的相对位置正确无误。

启动测试程序，密切监视测试过程中的动作，确保一切按照设定的参数进行。

如遇任何异常情况，立即停止测试以避免进一步的损坏。

步骤七：结果观察与分析

测试完成后，对QFN引线框架的破坏情况进行观察，并进行失效分析。

 

以上就是小编分享的QFN引线框架可靠性分析相关内容了，希望可以给家带来帮助。科准测控致力于推拉力测试机的研发、制造和销售，产品广泛应用于LED封装、IC半导体封装、TO封装、IGBT功率模块封装、光电子元器件封装、大型PCB测试、MINI面板测试、大型样品测试，以及汽车、航空航天、军工产品测试和研究机构、院校的测试研究等领域。

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