用於新型封装的滴胶封装技术

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用於新型封裝的滴膠封裝技術
--- 密封剂的技术要求越来越高,加剧了产品规格的细化和市场分割
  滴胶封装Globtop)的密封剂是保护嵌于其中的电子电路的材料,通常是触变性液体,常用于电路板上的芯片直接粘贴的封装工艺。滴胶封装的密封剂为线焊连接的集成电路提供保护屏障,以隔离潮湿、臭氧、紫外线辐射、腐蚀。防止线焊受到来自碰撞、弯曲、振动和疲劳引起的物理损坏。另外,滴胶树脂也起着绝缘体的作用,并保护集成电路在实际应用中免受热冲击和周期性温度变化的损坏。
  加利福尼亚Loctite公司的应用开发和技术服务工程师George Carson称:"SMT线上的线焊装配总会需要某种类型的液体密封剂,不同产品生产之间的转换仅需切换不同的滴胶给料程序,非常简单。无论现在和将来,低产量的BGA生产会是密封剂的一个主要应用领域。但是,当同类BGA生产产量增大,模压封装所需的工具费用不再重要时,利用液态密封剂的BGA生产通常会转为利用模压封装。密封封装(Hermitic Package)也不会使用密封剂,因为线路连接已经受到密封封装壳的保护。同样,生产成本低、产量大的引线框架也只使用模压材料和工艺。"
 
滴胶密封剂提供保护屏障,以隔离潮湿、臭氧、紫外线辐射和腐蚀。(National Starch and Chemical Company)
  微电子生产中,密封剂通常应用于非常薄的封装。Dow Corning公司的微电子封装全球市场经理Mike Kunselman说:"新宽联目前的封装尺寸能小于1.5 mm,我们正在期望能达到1.2 mm,将来更低。在目前封装尺寸持续减小的情况下,为了保护芯片,可靠的并能缓减应力的密封剂是很重要的。"

  更复杂、更小型的封装
  对密封剂的要求越来越高,加剧了产品规格的细化和市场分割。Carson说:"封装尺寸的缩小,以及复杂封装中使用机械性质不兼容的材料,使密封剂对不同材料的附着性质显得非常重要。更多规格的材料才可能满足应用中不同材料和工艺的组合。例如,无铅焊接与传统焊接的不同温度,迫使人们寻更广泛粘附性质的材料;在光电子封装应用方面,由于其较低的烘烤温度和特定的光学性质要求,密封剂材料的选择也必然完全不同。
  美国密歇根州Auburn地区Dow Corning公司的美洲区应用工程经理Sharon K. Goudie说:"电子设计朝越来越小、越来越快和越来越高运行温度的趋势发展,热传导材料,如热传导密封剂,最适合于这些应用场合。Dow Corning可提供多种流动的热传导密封剂产品,用于多种需要良好散热效果的变压器、电源、感应器和继电器等电子产品。"
  微电子生产中,密封剂通常应用于非常薄的封装。(Dow Corning Corp.)
  选择硅树脂还是环氧树脂?
  大部分滴胶封装密封剂为硅树脂或环氧树脂。Emerson & Cuming公司光学材料商务经理Matt Canale称:"95%的滴胶封装使用环氧树脂,而硅树脂的使用约占4%。到目前为止,环氧树脂的应用最为普遍,硅树脂只在少数特殊场合使用。我们看到,硅树脂多应用于较低应力模量以及高温或热循环中的最高温度很高的场合。"
  环氧树脂具有高度交叉网状的化学结构,其特点是很高的杨氏模量、抗溶解和抗其它化学作用的特性。Emerson & Cuming的生产经理Geert Luyckx宣称:"环氧树脂除了很好的物理和化学特性外,它们也显示出对各种表面杰出的粘结性能。另外,为了使密封剂和电路材料之间热膨胀系数的不匹配产生的热应力减至最小,必须使用适当的填充剂以减少滴胶的热膨胀系数。"
  当一个基板上有多个芯片,尤其是陶瓷芯片时,环氧树脂将会收缩并使电路板变形。在大面积PCB上对很多IC进行封装时,这种情况更加显着。Canale说:"对于需要最小的热变形和电路板没有弯曲的应用场合,硅树脂的低模量就很有用处。它不会引起变形或板的弯曲,而典型的环氧树脂固化后将会收缩1%"

  其它密封剂及其成本
  对于封装成本,Kunselman相信:"对任何一种应用都应考虑总体成本。许多情况下,使用便宜材料所带来的失效和可靠性问题将会使生产最终成本更高。Dow Corning近来已经在较低生产成本的前提下使用更快、更容易的滴胶技术方面取得一些进展。广州登革热"
  除了硅树脂和环氧树脂以外,只有少数几种聚合体材料具有滴胶封装所要求的电、化学和物理特性。Luyckx说:"装配者偶尔也会使用聚酰亚胺,但对大多数生产而言,则太昂贵了,只有在一些特殊的场合才值得使用。聚酰亚胺卓越的耐热性(高达400°C)、机械和电特性,使它更适用于高性能场合。
  聚胺酯偶尔也可用作密封剂,常应用于填充类封装场合,在这些应用场合,热膨胀系数不重要,可靠性要求也不高。聚胺酯是一种很硬的材料,具有良好的耐溶性。但是,它的特性只适应低温场合,在高温的情况下会退化。这会引起应力消除的不足,从而损坏脆弱的组件。

  加速固化的方法
  滴胶密封剂有几种典型的固化机制,最常用的是室温固化、热固化和紫外线固化。不管用何种方法,装配人员都坚持要求缩短固化时间。
  Loctite Carson说:"所有热固化材料的固化速度都比10年前快多了,一些甚至在5分钟之内就可以固化,同时具有改善的可靠性和可加工性。改进的化学成分和催化剂使固化更快,同时不会出现不适当的固化收缩。越来越多可供选择的预混合并冷冻好的密封剂,使最终使用时的聚合物的质量和可重复性得以提高。任何使用某种产品达10年以上的人肯定能到一种固化更快的替代产品。"
线焊粘接装配总是需要液态密封剂。(Thermoset, Lord Chemical Products)
  Emerson & Cuming公司的吉林都市110Canale认为,传统的的滴胶固化温度是在一个特定温度下烘烤一个半小时,然后在另一更高温度下再烘烤一个半小时。然而,为满足智能IC卡的应用,他认识到需要更快的固化速度。"我们已经开发出一个用于滴胶材料的快速固化平台(固化时间小于4分钟),以满足智能IC卡生产的高产量、和相应的固化要求。"
  "我们也开发出了一种紫外线环氧树脂固化系统和紫外线丙烯酸聚氨酯固化系统。这些系统固化速度更快,在一分钟之内或更短。最终特性不同,但智能卡没有象对通讯设备那幺高的可靠性方面的要求。聚赖氨酸"
  近来,一些使用微波固化的实验显示出一些有前途的结果。Luyckx称: "固化时间可以缩减到1/51/10,同时固化材料的最终特性(TgCTE、硬度)相同。对环氧树脂和硅树脂都得到了类似的成果。"

  封装技术的未来
  尽管产品不断细化,滴胶封装技术还会继续被使用。化学的进步使人们更容易到适合的密封材料,满足其对滴胶、固化和最终性能的要求,特别是对于多样的光电子和MEMS产品的封装。
 
线焊装配总是需要液态密封剂。(Loctite)
未来的滴胶密封剂还必须满足更多要求。美国北卡罗来纳州的Thermoset, Lord Chemical Products公司的微电子部经理Al Mastrangelo,说:"当组件尺寸和PCB上的可用空间进一步缩减时,用于精密COB的密封材料的需求将会增加。另外,生产者在改善性能和缩短固化时间的同时,还必须满足JEDEC 3性能标准和无铅焊接装配的要求。"
  最后,Carson说:"电子组装业注重成本效率、清洁、精确和对细节的关注,同样适应于密封剂的使用。在选择或第一次使用一种密封剂之前,应该咨询供应商,参考产品规格和应用指南。一个小时的准备可能能节约成千美元的费用和几个月的受挫时间。"
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本文发布于:2024-09-25 15:21:20,感谢您对本站的认可!

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