芯片封装形式一般包括直插式、贴片式、芯片级和晶圆级等多种，其中TO94是应用最广的直插式封装类型之一，特别是在电流检测、光伏发电等领域。TO94典型封装结构如图1所示，其结构包括塑封体、裸芯片、引线框架、键合线四大部分，其中引线框架又分为焊盘、内引脚和外引脚，TO94封装最大特点是外引脚长度要明显大于其他方向的尺寸，使其应用场景兼容性更广。同时，作为典型的塑封类型，TO94芯片在高温高湿或剧烈震动等变化的实际环境中，极易发生可靠性失效问题，造成应用端模块的失效。

图1 TO封装结构图

常见失效现象

TO94封装常见的可靠性失效位置如图2所示，包括塑封体内部、不同材料接触界面、键合点等位置。

气相诱导裂纹

气相诱导裂纹，又称爆米花现象，是指塑封体本身在环境中吸潮后，当使用过程中再遇到高温作业，水汽会迅速膨胀将器件撑开，导致封装体鼓包、开裂、键合点断开、结构变形等，造成结构和电性功能异常，该现象属于在特定条件下的瞬态失效模型。

分层失效

TO封装分层失效点主要位于塑封体、引线框架、芯片、焊点之间的界面。由于金属材料、高分子材料、半导体材料具有差异的热膨胀系数(CTE)，当器件在外界温湿度变化时，多种材料反复膨胀收缩程度不同，造成不同材料界面的分层，属于典型的累积失效模型。

键合点脱落

键合线连接芯片功能焊盘和引线框架引脚焊盘，具有电气连接的功能，键合点脱落直接造成断路，使器件失效。键合点一般为金焊球与铝焊盘的两种金属材料的接触和结合，该位置的失效属于双金属活化与扩散的物理失效模型。两种金属材料接触会形成合金界面，当界面形成了过量的脆性金属间化合物（即柯肯达尔空洞），就会造成键合界面接触电阻增大、强度下降，导致键合点脱落。

提升封装可靠性的方法

等离子清洗

在键合打线前增加等离子清洗工序能够明显提升键合工艺的可靠性。功能芯片的铝焊盘，暴露在空气中极易氧化、被水汽腐蚀，等离子清洗可以明显去除该焊盘位置的薄金属氧化层、缺陷、沾污等，提升结合力；引线框架的镀银表面质量与电镀工艺相关，增加等离子清洗，框架镀层会更加致密紧实，可提升焊球与框架镀层的结合力。而在塑封前增加等离子清洗，可明显改善框架的表面活性，提高框架与塑封体的结合。