采用有机基板的倒装芯片电路的防潮技术及可靠性评估研究 | Research on Moisture Barrier Technology and Reliability Evaluation of Flip-chip Circuit with Organic Substrate

本文为北京微电子技术研究所（航天772所）封装中心科研团队，在第27届电子封装技术会议（2025 IEEE 27th Electronics Packaging Technology Conference，EPTC）上正式发表的学术论文原文。论文中用于倒装芯片防潮测试的纳米涂层材料——”主要由固含量为10%的氟聚合物溶解于有机溶剂中制成”——正是派旗纳米S10型号电子防护纳米涂层剂。

论文信息

论文标题：采用有机基板的倒装芯片电路的防潮技术及可靠性评估研究

英文标题：Research on Moisture Barrier Technology and Reliability Evaluation of Flip-chip Circuit with Organic Substrate

作者：Jingwen Zang、Linfeng Chen、Shimeng Xu、Xiaochen Xie、Pengrong Lin（北京微电子技术研究所封装中心）；Lois Liao（Wintech Nano-Technology Services Pte Ltd，新加坡）

发表会议：第27届电子封装技术会议（2025 IEEE 27th Electronics Packaging Technology Conference，EPTC）

摘要

采用有机基板的倒装芯片电路因其高密度互连和低成本优势而广泛应用于现代微电子封装领域。然而，封装过程中所用聚合物材料的吸湿性会导致在潮湿环境中出现界面剥离和电化学腐蚀现象，从而严重限制了其在高温高湿条件下的可靠性。为提高采用有机基板的倒装芯片电路在潮湿环境下的可靠性，本研究采用两种方法——纳米涂层法和聚对二甲苯涂层法——对电路进行屏蔽处理。通过吸湿增重测试、重水示踪结合飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）分析以及湿度敏感性等级1（MSL 1）预处理（采用峰值温度为260°C的回流焊工艺）对阻湿性能进行了全面评估。

核心数据

饱和吸湿率：纳米涂层样品 0.207%，聚对二甲苯涂层样品 0.224%，未作保护处理的样品 0.256%。

重水示踪（D₂O）D 离子强度：纳米涂层与派瑞林涂层样品约 0.013，未作保护处理的样品 0.1——受保护样品界面处的 D 离子强度降低了一个数量级。

H/D 比：纳米涂层样品 4695，聚对二甲苯涂层样品 3461，未作保护处理的样品 1180。

研究结论

与聚对二甲苯涂层相比，该纳米涂层在整体耐湿性和防水性方面均略胜一筹，尤其在同时存在高湿度与热载荷的环境中，能更好地维持界面完整性。本研究为在高湿热环境下对高密度塑料封装倒装芯片电路进行防护设计提供了实验依据与理论支持。

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