GB/T 43538-2023 集成电路金属封装外壳质量技术要求

　　ICS 31.200 CCS L 55

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43538—2023

　　集成电路金属封装外壳质量技术要求

　　Quality and technicalrequirementsformetalpackagesused forintegrated circuits

　　2023-12-28发布 2024-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43538—2023

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 技术要求 5

　　4. 1 材料 5

　　4. 2 镀覆 5

　　4. 3 设计和结构 5

　　4. 4 电特性 5

　　4. 5 外观质量 6

　　4. 6 环境适应性 6

　　附录 A (规范性) 镀层质量试验方法 7

　　A. 1 镀金层质量试验方法 7

　　A. 2 镀镍层质量试验方法 7

　　附录 B (规范性) 金属外壳外观质量要求 9

　　B. 1 质量要求 9

　　B. 2 检验条件 29

　　Ⅰ

　　GB/T 43538—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本文件由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国电子技术标准化研究院 、广东省高智新兴产业发展研究院 、合肥圣达电子科技实业有限公司 、河北中瓷电子科技股份有限公司 、青岛凯瑞电子有限公司 、广东省中绍宣标准化技术研究院有限公司 、深圳市淐樾科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 :安琪 、黄志刚 、胡海涛 、赵静 、陈祥波 、崔从俊 、常守生 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43538—2023

　　集成电路金属封装外壳质量技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了集成电路金属封装外壳的材料 、镀覆 、设计和结构 、电特性 、外观质量及环境适应性等方面的技术要求和检验方法 。

　　本文件适用于集成电路金属封装外壳(以下简称 “外壳 ”)的研制 、生产 、交付和使用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 4937. 11—2018 半 导 体 器 件 机 械 和 气 候 试 验 方 法 第 11部 分 : 快 速 温 度 变 化 双 液槽法

　　GB/T 4937. 13—2018 半导体器件 机械和气候试验方法 第 13部分 :盐雾

　　GB/T 4937. 14—2018 半导体器件 机械和气候试验方法 第 14部分 : 引出端 强 度(引 线 牢 固性)

　　GB/T 4937. 21—2018 半导体器件 机械和气候试验方法 第 21部分 :可焊性

　　GB/T 4937. 22—2018 半导体器件 机械和气候试验方法 第 22部分 :键合强度

　　GB/T 16526 封装引线间电容和引线负载电容测试方法

　　GB/T 19248 封装引线电阻测试方法

　　SJ 20129 金属镀覆层厚度测量方法

　　IEC 60749-8: 2002 半 导 体 器 件 机 械 和 气 候 试 验 方 法 第 8 部 分 : 密 封 (Semiconductor devices—Mechanicaland climatic testmethods—Part8: Sealing)

　　IEC 60749-25:2003 半导体器件 机械和气候试验方法 第 25部分 : 温度循环(Semiconductor devices—Mechanicaland climatic testmethods—Part25: Temperature cycling)

　　IEC 60749-36:2003 半导体器件 机械和气候试验方法 第 36部分 : 稳态加速(Semiconductor devices—Mechanicaland climatic testmethods—Part36: Acceleration, steady state)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　墙体 sidewall

　　构成密封腔的外壳内表面 。

　　注 : 包含并保护连接延伸至外壳内部引线的产品电路 。

　　3.2

　　底板 base

　　外壳底部的主要支撑区域 。

　　1

　　GB/T 43538—2023

　　3.3

　　基底金属 basemetal

　　金属外壳 、引线或焊料结构所使用的主要未镀金属材料 。

　　3.4

　　安装面 mountingsurface

　　外壳上安装至印制电路板(PCB) 、热沉等的外部区域 。

　　3.5

　　密封区 sealing area

　　底座或盖板上的封接面 。

　　注 1: 采用缝焊 、熔焊或储能焊等方式将底座和盖板的密封区焊接在一起形成密封结构 。

　　注 2: 采用不同密封方式的金属外壳的关键密封区规定如下 :

　　a) 缝焊外壳 :密封区外侧 25% ;

　　b) 熔焊(激光焊)外壳 :密封区内侧 0. 30 mm 以内 ;

　　c) 储能焊外壳 :三角形(Δ)熔焊筋 。

　　3.6

　　芯片黏接区 dieattach area

　　外壳上用于放置芯片的区域 。

　　注 : 芯片黏接区通常位于外壳底板内表面的底部 。

　　3.7

　　键合区 bonding area

　　用于键合引线的引出端或外壳表面 。

　　3. 8

　　引线 lead

　　从外壳引出的用于电气和机械连接的柔性 、半柔性或固态/刚性导体 。

　　注 : 引线一般分为圆形(销 、钉头销 、端子等)和扁形(蚀刻或冲压平面等) 。

　　3.9

　　盖板 cover

　　通过钎焊 、缝焊和储能焊等方式焊接在底座上从而构成密封器件的盖子 。

　　3. 10

　　同轴 concentric

　　拥有一个共同的中心轴 。

　　3. 11

　　气泡 bubble

　　将材料从表面分离所产生的泡状形状 。

　　3. 12

　　圆弧状裂纹 circumferentialcrack

　　绝缘子表面出现的与引线孔形状类似的裂缝 。

　　3. 13

　　弯月区 meniscus

　　浸润引线密封区平均低点上方的引线以及引线和/或外壳界面处外壳(密封两边)的绝缘子区域 。

　　2

　　GB/T 43538—2023

　　3. 14

　　径向裂纹 radialcrack

　　从外壳开始延伸至引线或者从引线开始向外壳延伸并跨过绝缘子的平均低点的绝缘子表面裂缝 。

　　3. 15

　　玻璃缺损 chip-out

　　绝缘子部分破裂致使其金属表面出现孔隙的裂缝区域 。

　　3. 16

　　绝缘子 insulator

　　用于在引线与外壳间形成电学隔离并起到密封作用的材料 。

　　注 : 绝缘子通常为匹配玻璃 、压力封接玻璃或钎焊陶瓷 。

　　3. 17

　　绝缘子爬高 insulatorclimb

　　从外壳表面至绝缘子顶部所测得的绝缘子高度 。

　　3. 18

　　绝缘子外溢 insulatoroverflow

　　溢出绝缘子设计区(通常为引线孔)的绝缘子 。

　　3. 19

　　绝缘子飞溅物 insulatorsplatter

　　熔化时附在外壳或引线表面且清洁和/或镀层后仍然残留在表面的绝缘子微小颗粒 。

　　3.20

　　焊料 braze

　　用于接合两种金属或金属化组件的金属材料 。

　　3.21

　　焊料爬高 brazeclimb

　　外壳表面至引线上焊料线顶部的距离 。

　　注 : 焊料爬高不包括焊料飞边 。

　　3.22

　　焊料飞边 braze flash

　　溢出焊料规划区的焊料 ,且厚度小于 0. 0254 mm。

　　3.23

　　焊料流出 brazerun-out

　　溢出焊料设计区的焊料 。

　　注 : 焊料流出不包括焊料飞边 。

　　3.24

　　焊料凹陷 brazeundercut

　　外壳墙体和外壳底板接口处外壳表面凹陷的焊料 。

　　3.25

　　腐蚀 corrosion

　　材料(尤其是金属材料)在化学反应后出现的分解或破坏 。

　　3.26

　　裂纹 crazing

　　绝缘子表面出现的多个微小裂缝 。

　　3

　　GB/T 43538—2023

　　3.27

　　分层 delamination

　　片状材料从基体表面分离 。

　　3.28

　　剥落 flaking

　　片状材料从基体表面脱离 。

　　3.29

　　异物 foreign material

　　非设计原因添加或包含在外壳零件上的任何附着物或残留物 。

　　3.30

　　孔隙 void

　　表面上的空心或缺 口 。

　　注 : 孔隙通常由缺乏镀层或金属化层造成 。

　　3.31

　　缺口 indentation

　　表面上的切口或深凹槽 。

　　3.32

　　划痕 nick

　　表面切入或固有的小切口 、凹槽 、凹口 、凹痕等 。

　　注 : 划痕通常由于机械损伤导致 。

　　3.33

　　擦痕 scratch

　　刮擦引起的微小损伤 、瑕疵或标记 。

　　注 : 擦痕通常小且浅 。

　　3.34

　　起皮 peeling

　　片状材料的层间分离 。

　　3.35

　　凹坑 pit

　　表面的凹陷或缺 口 。

　　注 : 通常由化学侵蚀引起 。

　　3.36

　　聚合物 polymer

　　由小型相同分子(称为单体)连接在一起构成的任意化合物 。注 : 通常用作微电子组装黏合剂 。

　　3.37

　　凸起 protrusion

　　从表面突出或伸出的凸起部分 。

　　注 : 通常出现在材料表面上 。

　　3.38

　　悬挂凸起 hangingprotrusion

　　探针触碰时移动但仍然附在表面的凸起 。

　　4

　　GB/T 43538—2023

　　3.39

　　镀层 plating

　　涂敷在基底金属上的金属薄层或通过化学或电化学方法施加的附加层 。

　　3.40

　　返工 rework

　　重新处理或更新以达到重新使用或可接收的操作 。

　　4 技术要求

　　4. 1 材料

　　外壳各部分零件材料应是防霉的 ,而且不应有气孔 、龟裂 、漏气 、变软 、变形 ,或出现按规定条件贮存或工作时对外壳环境适应能力产生有害影响的缺陷 。外引线或引出端材料的选取应与壳体金属材料及封接材料(如玻璃绝缘子 、陶瓷绝缘子 、焊料等)相匹配 ,具有良好的镀覆特性和抗疲劳性能 ,并满足适用的电流承载及信号传输要求 。绝缘介质材料应具有良好的机械性能 、电性能 、导热性能 、热匹配性能以及化学稳定性 。

　　4.2 镀覆

　　外壳引出端镀覆应满 足 适 用 的 可 焊 性 和 防 腐 蚀 的 要 求 ; 其 他 外 部 金 属 零 件(如 底 板 、盖 板 、密 封环 ,包括金属化的陶瓷零件)只要满足适用的防腐蚀和环境要求 ,则无需另外进行镀覆 ; 内部零件(如键合点 、键合柱等)应满足引线键合及适用的设计和结构要求 。

　　采用镀镍或镀金工艺时 ,引线和壳体镀层厚度应不小于 1. 3 μm ,键合区等特殊部位镀层厚度应符合有关详细规范或订购文件的规定 。镀层厚度应按 SJ 20129的规定进行测量 ,测量时宜避免选取引线上非典型部位 。

　　镀层质量按附录 A规定进行试验 。

　　4.3 设计和结构

　　外壳的设计和结构应满足预定用途要求 ,必要时 ,可借助仿真工具优化和验证外壳的结构设计 、电特性设计 、热特性设计和可靠性设计 。

　　外壳设计文件应能充分地说明外壳具体结构和各项性能 ,并且能追溯到外壳生产和试验时的生产批和检验批代码 。

　　外壳外形尺寸应满足相关详细规范或订购文件规定 。

　　4.4 电特性

　　4.4. 1 引线电阻

　　引出端与内部键合点之间的引线电阻应符合有关详细规范或订购文件的规定 。

　　引线电阻按 GB/T 19248规定测试 。

　　4.4.2 绝缘电阻

　　除另有规定外 ,引出端与壳体绝缘电阻应不小于 1. 0×1010Ω。

　　绝缘电阻采用兆欧电桥 、兆欧表等适用装置测试 ,测试条件为相对湿度 20% ~ 50% ,施加 500 V 直流电压 。

　　5

　　GB/T 43538—2023

　　4.4.3 引线间电容(适用时)

　　引线间电容应符合有关详细规范或订购文件的规定 。

　　引线间电容按 GB/T 16526规定测试 。

　　4.5 外观质量

　　外观质量应符合附录 B 的规定 。

　　4.6 环境适应性

　　4.6. 1 气密性

　　按 IEC 60749-8:2002第 6章进行试验 。气密性应满足 IEC 60749-8:2002 中 6. 3. 1 的要求 。

　　4.6.2 引线牢固性

　　4.6.2. 1 拉力

　　按 GB/T 4937. 14—2018试验条件 A进行试验 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

　　4.6.2.2 弯曲应力

　　按 GB/T 4937. 14—2018试验条件 B进行试验 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

　　4.6.2.3 引线疲劳

　　按 GB/T 4937. 14—2018试验条件 C进行试验 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

　　4.6.3 键合强度

　　按 GB/T 4937. 22—2018方 法 A 或 方 法 B 进 行 试 验 。键 合 强 度 应 满 足 GB/T 4937. 22—2018 中表 2的规定 。

　　4.6.4 可焊性

　　按 GB/T 4937. 21—2018进行试验 。试验判据应满足 GB/T 4937. 21—2018中 4. 3. 3. 6规定 。

　　4.6.5 热冲击

　　按 GB/T 4937. 11—2018试验条件 D进行试验 ,至少 15次循环 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

　　4.6.6 温度循环

　　按 IEC 60749-25:2003试验条件 C进行试验 ,至少 100次循环 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

　　4.6.7 盐雾

　　按 GB/T 4937. 13—2018试验条件 A进行试验 。试验判据应满足 GB/T 4937. 13—2018中 4.4规定 。

　　4.6. 8 恒定加速度

　　按 IEC 60749-36:2003试验条件 B进行试验 ,至少 Y1方向 。试验后应满足 4. 6. 1 的要求 。

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　　GB/T 43538—2023

　　附 录 A

　　(规范性)

　　镀层质量试验方法

　　A. 1 镀金层质量试验方法

　　A. 1. 1 目的

　　本方法目的是确定外壳镀金层经受高温后的牢固性 。

　　A. 1.2 设备加热器 。

　　A. 1.3 试验程序

　　a) 概述

　　本试验分为试验条件 A 和试验条件 B。

　　b) 试验条件 A

　　镀金层质量试验条件 A按下列程序进行 :

　　a) 在加热器中通入空气 ,加热到 450 ℃ ±10 ℃ ;

　　b) 将待试验的外壳预热到 250 ℃ ~ 300 ℃ ;

　　c) 将预热好的外壳置于加热器中 120+ 0(1)0 s;

　　d) 将外壳从加热器中取出 ,在空气中冷却至室温 。

　　c) 试验条件 B

　　镀金层质量试验条件 B按下列程序进行 :

　　a) 在加热器中通入氮气 ,加热到 470 ℃ ±10 ℃ ;

　　b) 将待试验的外壳预热到 250 ℃ ~ 300 ℃ ;

　　c) 将预热好的外壳置于加热器中 60+ 0(1)0 s;

　　d) 将外壳从加热器中取出 ,在空气中冷却至室温 。

　　A. 1.4 检验判据

　　镀金层质量试验检验判据为 :

　　a) 用 10倍放大镜检查 ,不应有气泡 ;

　　b) 用 10倍放大镜检查 ,不应有剥落和起皮 ;

　　c) 在键合区 、密封环表面或外部引线处不应有色变 。 而在试验期间引入或操作前残留的表面沾污 ,不应作为拒收的理由 。

　　A.2 镀镍层质量试验方法

　　A.2. 1 目的

　　本方法目的是确定外壳镀镍层经受高温后的牢固性 。

　　A.2.2 设备加热器 。

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　　GB/T 43538—2023

　　A.2.3 试验程序

　　a) 概述

　　本试验分为试验条件 A 和试验条件 B。

　　b) 试验条件 A

　　镀镍层质量试验条件 A按下列程序进行 :

　　a) 在加热器中通入氮气 ,加热到 225 ℃ ±5 ℃ ;

　　b) 将预热好的外壳置于加热器中 24h;

　　c) 将外壳从加热器中取出 ,在空气中冷却至室温 。

　　c) 试验条件 B

　　镀镍层质量试验条件 B按下列程序进行 :

　　a) 在加热器(如扩散炉)中通入氮气 ,充分排出空气 ,加热到 450 ℃ ±10 ℃ ;

　　b) 将预热好的外壳置于加热器中 15 min,试验过程中保持炉内氮气气氛 ;

　　c) 将外壳在加热器中冷却至 100 ℃以下取出 ,在空气中冷却至室温 。 A.2.4 检验判据

　　镀镍层质量试验检验判据为 :

　　a) 用 10倍放大镜检查 ,不应有气泡 ;

　　b) 用 10倍放大镜检查 ,不应有剥落和起皮 ;

　　c) 在键合区 、密封环表面或外部引线处不应有色变 。 而在试验期间引入或操作前残留的表面沾污 ,不应作为拒收的理由 。

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　　GB/T 43538—2023

　　附 录 B

　　(规范性)

　　金属外壳外观质量要求

　　B. 1 质量要求

　　B. 1. 1 绝缘子气泡

　　外壳不应出现以下缺陷 。

　　a) 破开的表面气泡直径超过 0. 13 mm(见图 B. 1) 。对于玻璃填充底座的外壳 ,破开的表面气泡直径超过 0. 25 mm ,或者破开的表面气泡直径超过 0. 13 mm 且距引线不到 0. 25 mm。直径应以最长的 X-Y 尺寸为准 。

　　图 B. 1 一个破开的表面气泡

　　b) 破开的表面气泡或内部气泡聚集成团 ,且覆盖超过引线和孔壁间距 L 的 2/3(见图 B. 2) 。

　　注 : 可用木质探针刺破的靠近表面的内部气泡归类为表面气泡 。

　　图 B.2 成组破开的表面气泡

　　c) 内部气泡连成一线 ,且覆盖超过引线和孔壁间距 L 的 2/3(见图 B. 3) 。

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