SiP封裝傳感器中金絲可靠性設計與分析

劉建軍,郭育華

(中國電子科技集團公司第38研究所,合肥230088)

SiP封裝傳感器中金絲可靠性設計與分析

劉建軍,郭育華

(中國電子科技集團公司第38研究所,合肥230088)

SiP封裝的傳感器中,連接MEMS傳感器芯片和ASIC芯片的金絲被包裹在軟硅膠和硬塑封料中,由于硅膠和塑封料熱膨脹系數差異很大,后期的溫度循環等環境實驗中容易出現金絲斷路的風險.針對這一風險進行可靠性設計,并用實驗進行驗證.結果表明,采用矩形線弧方式并控制硅膠包裹工藝,保證金絲折彎部分處于硅膠包裹內,可以有效緩解熱循環產生的應力對鍵合金絲第二焊點的損傷,使傳感器產品可靠性通過歐洲汽車電子標準AEC-Q100中的溫度循環測試.

SiP封裝;金絲;線弧;可靠性設計

1　引言

SiP封裝是將多種功能芯片,如處理器、存儲器、傳感器、RF收發芯片等集成在一個封裝內,實現一個基本完整的功能[1～2].采用SiP封裝技術的傳感器,具有封裝成本低、體積小、集成度高、靈活度高等諸多優勢.當采用SiP技術封裝傳感器時,由于MEMS傳感器塑封前,通常需要在傳感器上覆蓋一層軟硅膠作為應力緩沖,以保證傳感器測量精度,這將導致連接傳感器芯片與MCU處理芯片的金絲需要穿過硅膠(包裹傳感器)和環氧塑封料(包裹處理器)兩種材料.這兩種材料的熱膨脹系數差異較大,比如常用的硅膠Dow corning SE1885的CTE能達到250X10-6/℃[3],常用的環氧塑封料Sumitomo G600FL的CTE在115℃下時僅為9X10-6/℃.兩者CTE的巨大差異會在熱循環等環境實驗中對金絲附加循環的熱應力.關……