共晶粘片与银浆粘片_区别

epoxy die attch 和eutectic die attach
把半导体芯片粘接到混合电路基片,管座,组合件等器件上去,当前主要采用二种方法:一种叫共晶粘片(EUTECTIC);另一种叫环氧树脂粘片(EPOXY,下面简称银浆粘片).
  共晶粘片是把金属用低温溶化,使其原子接触熔融.我们知道,每一金属组织起码有一个合成物的熔点比其内部其它合成物的熔点来得低.这一合成物又称谓共晶合成物(来自希腊语EUTEKTOS,意思是容易熔化的).它的熔化温度又称共晶温度.
共晶粘片一般都采用焊料(PREFORM),除非管芯背面镀有足够数量的纯金. 焊料是一层薄薄的合金,可以是金锡 (Ausn), 金硅 (AuSi), 金锗 (AuGe)等等. 共晶需用热,温度高低取决于管芯材料的焊料的种类. 以下是几种常用焊料的熔点:
80 Au , 20 Sn =280℃熔点                 
88 Au , 12 Ge =356℃熔点
98 Au , 2 Si  =370℃熔点
共晶粘片时,焊料尺寸应该是管芯尺寸的80%, 厚度一般在0.5-1密耳
对于无经验的操作者来说, 使用焊料会给他们带来困惑. 最常见的问题是基座
(Heater Block)的温度低于共晶温度.在这种情况下,焊料仍能熔化, 但没有足够的温度来扩散芯片被面的镀金层,而操作者容易误认为焊料熔化就是共晶了.另一方面,用过长的时间来加热基座会导致电路金属的损坏,可见共晶时温度和时间的控制是十分重要的.
除了温度和时间之外,管芯被面的金属化也十分关键.如管芯被面污染, 就不能扩散,如管芯被面太粗糙或镀金不均匀,就会造成共晶不良.不过,目前许多厂家在制器件时已在硅片上镀了金, 这无疑方便了共晶粘片
银浆粘片比较简单,把导电银胶按照1比1配好以后 搅拌15分钟,然后点到指定位置,把芯片放上后轻轻压下,放入烘箱150 度 60分钟就OK 了
还是EPOXY比较牢固
DB大致可分为3类,一为共晶焊(Eutectic Bonding),一为Sn/Pb Soft-Solder焊,另一为银胶焊(
Adhesive Bonding).对每一种各有优缺点;一般而言,Eutecitic bonding适用于Die Size较小的晶粒(<1mm),Soft-solder Bonding适用于大晶粒(1~6mm),且较多为Power产品,对导热,导电性能要求较高.Adhesive Bonding适用于大Die Size(>1mm),相对于Soft-solder Bonding,导电,导热性能要差一点,但速度要快得多且不含Pb.且目前有些银胶的导热,导电也有很大的提升,因此Adhesive Bonding大有取代Soft-solder Bonding之势.
SOFTSOLDER DIE BOND
Sn/Pb Soft-Solder焊,softsolder 按焊料温度分高温焊料、低温焊料,按焊料成份分含铅焊料,无铅焊料。在欧洲基本已禁止生产含铅焊料,国内在华南地区也以无铅焊料为主,华东地区多以含铅焊料为主。DIE BONDER 生产公司包括TOSHIBA(基本不销售到国内)、ESEC、NEC、ASM、TOSOK等。
如何精确控制共晶焊温度
看背金的成份才可以决定,主要控制要素:LF的的预热够不够;BONDING 的 温度当然也很重要;POSTBOND的温度需要看是否会引起LF的变形和氧化,温度落差大容易变形和
氧化,现在使用PACKAGE主要由TO92,SOT 等;LF 厚度决定其热容量;背金影响;芯片大小;DIE BONDER轨道长度加热功率等等。这需要PROCESS 的试验才可以得出合适的温度曲线
共晶焊(Eutectic Bonding)对于大一点的芯片较难控制是的,因为芯片越大,温度越高,内部应力越大,很容易裂片的,而且背金也会结合不到完全。
共晶黏结法利用金-硅合金在3wt%硅,363℃时产生的共晶(Eutectic)反应特性进行IC芯片的黏结固着。常见的方法为将IC芯片置于已镀有金膜的基板芯片座上,再加热至约425℃藉金-硅之交互扩散作用而形成接合,共晶黏结通常在热氮气遮蔽的环境中进行以防止硅之高温氧化,基板与芯片在反应前亦须施予一交互磨擦(Scrubbing)的动作以除去氧化表层,增加反应液面的润湿性。润湿不良的接合将导致孔洞(Voids)的产生而使接合强度与热传导性降低,同时也会造成应力分布不均匀而导致IC芯片破裂损坏。
为了获得最佳的黏结效果,IC芯片背面常先镀有一薄层的金并在基板的芯片座上植入预型片(Preform),预型片一般为约25mm厚,其面积约为芯片三分之一的金-2wt%硅合金薄片,使用预型片可以弭补基板孔洞平整度不佳时所造成的接合不完全,因此在大面积IC芯
片之黏结时常被使用。因为预型片并非金硅成份完全互溶的合金,其中的硅团块仍然会发生氧化的现象,故黏结过程中仍须进行交互摩擦的动作并以热氮气遮护之;预型片亦不得过量使用,否则所造成材料溢流对构装的可靠度有害。预型片亦可使用不易氧化的纯金片,但接合时所需的温度较高。
声表器件粘片工艺原理 
(一)粘结机理: 
粘片的实现是粘合剂分子和芯片表面分子及底座(或支架)表面分子、以及粘合剂内部分子间相互作用的结果。粘片的强度取决于粘合剂本身的内聚力(抗拉断能力)和粘合剂与被粘物之间的粘附力。粘附力存在于两种材料接触面之间,通过范德华力实现吸引或吸附,同一种(不同)粘合剂与不同(同一种)材料之间的粘附力不同。当我们把芯片加压放置于涂敷在底座(或支架)的胶面上时,粘合剂会润湿芯片和底座表面,并渗入芯片和底座表面空隙;胶分子和芯片及底座分子通过接触产生分子引力,使芯片和底座粘合在一起。粘附力一方面取决于表面分子间引力,同时也取决于润湿的渗透度;粘合剂必须渗入表面粗糙处并完全润湿表面,才能得到最完全的分子间交换;在粘合剂的表面张力已经确
定的条件下,润湿取决于被粘结物的表面能及粘合剂的黏度;只有当粘合剂的表面能小于被粘物的表面能时,粘合剂才能较好的润湿固体表面;如果存在污染物,湿润程度将降低,会影响粘附力。当我们进行光(热)固化时,线状结构的粘合剂分子会反应聚合为立体网状大分子,粘合剂的形态也由黏液状变为固态,极大的增强了粘合剂本身的机械强度(即内聚力)。同时粘合剂与被粘物之间的结合也由线状小分子与被粘物分子间的结合转变为网状大分子与被粘物分子间的结合,使粘附力极大增强。
二) 粘片质量要求: 
粘片是把划片后的芯片用粘合剂粘附在管座(金属、陶瓷管座或塑封支架)上,通过热固化(或光固化)使芯片和管座牢牢粘合在一起。对声表器件不仅要求粘片位置准确、粘结牢固、不裂片、不掉片、不粘污晶片表面和支架压点。同时还要求粘片胶有良好的高温性能,固化后其形变不影响压焊效果,及粘片胶要有良好的吸声效果。 
(三) 对与粘片有关材料的介绍: 1, 粘合剂(适用于粘片和封装): 
对电子元器件装配用粘合剂的要求是:在机械性能方面要有较好的抗拉、抗剪、抗压、抗
弯强度及适宜的硬度;在物理性能方面,要有良好的耐热、耐湿、耐溶剂、耐高低温冲击等性能,并且要有合适的热膨胀系数,高的绝缘性;此外,还必须在高温和低气压下,没有挥发物出现;对声表器件而言,粘合剂还要有良好的吸声效果等。按固化分类,粘合剂主要分为室温固化、热固化、光固化。其中热固化(室温固化)粘合剂主要成分是环氧树脂或硅橡胶,光固化粘合剂的主要成分是丙烯酸脂。 
1) 光固化粘合剂:主要成分是低聚物的丙烯酸脂及改性丙烯酸类,再加入配合剂[主要有交联剂(如丙烯酸)、光敏剂、增塑剂等]。经 UV 固化,使线性树脂聚合为三维网状结构;有较好的耐振动和抗冲击性能,坚韧易弯曲,有强的粘结力,好的吸声效果。但由于其热膨胀系数较大,与芯片及金属支架会出现热不匹配。以3781胶为例,使用中易出现裂片现象,并有实验显示,当温度>300℃时,胶变深黄,粘结力和吸声效果开始下降。光固化厌氧粘合剂:光固化粘合剂和厌氧粘合剂的主要成分都是低聚物的丙烯酸脂,再分别加入各种配合剂即分别组成光固化粘合剂和厌氧粘合剂。厌氧配合剂主要有交联剂(如丙烯酸)、引发剂、促进剂、稳定剂和表面处理剂等,厌氧胶的固化是按游离基聚合反应进行,微量空气存在有利于促进聚合反应,大量空气存在起阻聚作用。厌氧胶为单组分、无溶剂,具有固化速度快,耐油、耐酸碱,能与油污面进行粘结等优点,缺点是接触空气
的胶不固化。光固化厌氧粘合剂是在光固化粘合剂中再加入厌氧配合剂而成,具有固化速度快、粘结力强、耐油、耐酸碱等优点。是目前生产在用的粘合剂。
2) 热固化粘合剂:环氧树脂有优异的物理、机械和电气性能及良好的吸声效果。固化过程无副产物生成,固化后的收缩率在热固化树脂中为最小(<2%),有较低的吸水率(0.5%)。因环氧树脂性能的优劣,在很大程度上与采用的固化剂有关,所以为获得良好的粘结剂性能, 
常采用低熔点、耐高温的液体酸酐(如 647#
酸酐)作固化剂;所得产物的耐热性、机械强度及高温电气性能比用其它固化剂优越。另外,常在配方中加入活性增韧剂(如聚酰胺树脂等), 能提高固化产物的韧性、抗冲击强度,减小固化收缩率及克服温度循环时的开裂现象。加入 无机填料(如晶态石英粉等),能提高粘结剂的强度和耐热性,尤其在改善内应力,减少开 
裂,降低热膨胀系数等方面,作用明显(填料的加入量要根据树脂黏度、及树脂的润湿程度和工艺要求决定,一般情况,轻质填料为树脂重量的 25%以下,重质填料可加到 200-300% 
不等)。此外,为提高粘合剂的粘结强度还常加入偶合剂(如南大-42#
),为改善其工艺性, 常加入活性稀释剂(如 501#光固化剂
稀释剂)等。 
3) 硅橡胶粘结剂:应用最多的是单组分室温固化硅橡胶粘结剂,它是以端羟基硅橡胶 为主体,配以交联剂、补强填料、有机硅偶联剂等,在干燥条件下反应后,装入密封软管保 存;使用时,在室温遇空气中潮气即交联固化,固化会释放醋酸、醇等低分子化合物,影响 器件稳定性;因此封装前,须充分固化;可提高温度、湿度使固化加速。该粘结剂具有良好 的高低温性能(-200—200℃)、电气性能、防潮性能,缺点是吸声效果稍差,粘结力和内聚 力较低,良好的弹性又常会引起键合虚焊(可在其中加入少量环氧树脂予以克服)。 2,与粘片质量有关的金属材料: 
主要用作底座、引线、管帽(盖板)、塑封引线框架等。要求:有良好的塑性、延展性, 便于冲压、加工;有良好的导电性、导热性、气密性、可焊性;与陶瓷、玻璃、塑料的热膨 
胀系数相匹配,且有良好的封接特性;用于塑封引线框架还要求有好的平整性。* 柯伐合金(Fe-Co-Ni):常用型号有 4J29、31、33 等,热胀系数为 6.2(10-6

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