毕业论文之电子封装知识总结(6)

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一边引线应力大，一边引线应力小，而且为了找准芯片位置，还会使引线键合的生产力降低，成品率下降。聚合物粘结剂通常需要进行固化处理，环氧基质粘结剂的固化条件一般是150°C，1小时（也有用186°C，0.5小时固化条件的）。聚酰亚胺的固化温度要更高一些，时间也更长。具体的工艺参数可通过差分量热仪（Differential Scanning Calorimetry, DSC）实验来确定。

在塑料封装中，引线键合是主要的互连技术，尽管现在已发展了TAB(tape automated bonding)、FC(flip chip)等其它互连技术，但占主导地位的技术仍然是引线键合技术。在塑料封装中使用的引线主要是金线，其直径一般在0.025mm到0.032mm(1.00mil到1.25mil)。引线的长度常在1.5mm到3mm (60mil到120mil) 之间，而弧圈的高度可比芯片所在平面到0.75mm(30mil)。键合技术有热压焊(thermocompression)，热超声焊(thermosonic)等。这些技术的优点是容易形成球形（所谓的球焊技术，ball bonding），并且可以防止金线氧化。为了降低成本，也在研究用其它金属丝，如铝、铜、银、钯等来替代金丝键合。热压焊的条件是二种金属表面紧紧接触，控制时间、温度、压力，使得二种金属发生连接。表面粗糙（不平整）、有氧化层形成或是有化学沾污、吸潮等都会影响到键合效果，降低键合强度。热压焊的温度在300°C到400°C，时间一般为40毫秒（通常，加上寻找键合位置等程序，键合速度是每秒二线）。超声焊的优点是可避免高温，因为它用20到60 KHz的超声振动提供焊接所需的能量，所以，焊接温度可以降低一些。超声焊是所谓的楔焊（wedge bonding）而不是球焊（ball bonding），在引线与焊盘连接后，再用夹具或利刃切断引线（clamp tear or table tear）。楔焊的缺点是必须旋转芯片和基座，以使它们始终处于楔焊方向上，所以，楔焊的速度就必须放慢。它的优点是焊接面积与引线面积相差不大，可以用于微细间距(fine pitch)的键合。将热和超声能量同时用于键合，就是所谓的热超声焊。与热压焊相比，热超声焊最大的优点是将键合温度从350℃ 降到250℃ 左右（也有人认为可以用100℃ 到150℃ 的条件），这可以大大降低在铝焊盘上形成Au-Al金属间化合物的可能性，延长器件寿命，同时降低了电路参数的漂移。在引线键合方面的改进主要是因为需要越来越薄的封装，有些超薄封装的厚度仅有0.4毫米左右。所以，引线环（loop）从一般的8至12密尔（200到300微米）减小到4至5密尔（100到125微米），这样，引线的张力就很大，引线绷得很紧。楔焊的优点是可以用于微细间距焊盘上，适合于高密度封装，它甚至可用于焊盘间距小于75微米的键合，而若采用球焊，则1密尔（25微米）的金丝，其球焊的直径在2.5到4密尔（63至102微米）之间，要比楔焊大得多。

塑料封装的成型技术也有许多种，包括转移成型技术、喷射成型技术（inject molding）、预成型技术（pre-molding）等，但最主要的成型技术是转移成型技术(transfer molding)。转移成型使用的材料一般为热固性聚合物(thermosetting polymer)。所谓的热固性聚合物是指在低温时，聚合物是塑性的或流动的，但当将其加热到一定温度时，即发生所谓的交联反应(cross-linking)，形成刚性固体。再将其加热时，只能变软而不可能熔化、流动。在塑料封装中使用的典型成型技术的工艺过程如下：将已贴装好芯片并完成引线键合的框架带

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置于模具中，将塑封料的预成型块在预热炉中加热（预热温度在90℃到95℃之间），然后放进转移成型机的转移罐中。在转移成型活塞的压力之下，塑封料被挤压到浇道中，并经过浇口注入模腔（在整个过程中，模具温度保持在170℃到175℃左右）。塑封料在模具中快速固化，经过一段时间的保压，使得模块达到一定的硬度，然后用顶杆顶出模块，成型过程就完成了。

用转移成型法密封微电子器件，有许多优点。它的技术和设备都比较成熟，工艺周期短，成本低，几乎没有后整理（finish）方面的问题，适合于大批量生产。当然，它也有一些明显的缺点：塑封料的利用率不高（在转移罐、壁和浇道中的材料均无法重复使用，约有20％到40％的塑封料被浪费）；使用标准的框架材料，对于扩展转移成型技术至较先进的封装技术（如TAB等）不利；对于高密度封装有限制。对于大多数塑封料来说，在模具中保压几分钟后，模块的硬度足可以达到允许顶出，但是，聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）强烈影响材料的玻璃化转变温度及热应力，所以，促使材料全部固化以达到一个稳定的状态，对于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是为了提高塑封料的聚合度而必须的工艺步骤，一般后固化条件为170℃ 到175℃，2至4小时。目前，也发展了一些快速固化（fastcure molding compound）的塑封料，在使用这些材料时，就可以省去后固化工序，提高生产效率。

在封装成型过程中，塑封料可能会从二块模具的合缝处渗出来，流到模块外的框架材料上。若是塑封料只在模块外的框架上形成薄薄的一层，面积也很小，通常称为树脂溢出（resin bleed）。若渗出部分较多、较厚，则称为毛刺（flash）或是飞边毛刺（flash and strain）。造成溢料或毛刺的原因很复杂，一般认为是与模具设计、注模条件及塑封料本身有关。毛刺的厚度一般要薄于10微米，它对于后续工序如切筋打弯等工艺带来麻烦，甚至会损坏机器。因此，在切筋打弯工序之前，要进行去飞边毛刺工序（deflash）。随着模具设计的改进，以及严格控制注模条件，毛刺问题越来越不严重了，在一些比较先进的封装工艺中，已不再进行去飞边毛刺的工序了。去飞边毛刺工序工艺主要有：介质去飞边毛刺(media deflash)、溶剂去飞边毛刺(solvent deflash)、水去飞边毛刺(water deflash)。另外，当溢料发生在框架堤坝(dam bar)背后时，可用所谓的dejunk工艺。其中，介质和水去飞边毛刺的方法用得最多。用介质去飞边毛刺时，是将研磨料，如粒状的塑料球和高压空气一起冲洗模块。在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的表面轻微擦毛，这将有助于焊料和金属框架的粘连。在以前曾有用天然的介质，如粉碎的胡桃壳和杏仁核，但由于它们会在框架表面残留油性物质而被放弃。用水去飞边毛刺工艺是利用高压的水流来冲击模块，有时也会将研磨料和高压水流一起使用。用溶剂来去飞边毛刺通常只适用于很薄的毛刺。溶剂包括N－甲基吡咯烷酮（NMP）或双甲基呋喃（DMF）。

对封装后框架外引脚的后处理可以是电镀(solder plating)或是浸锡(solder dipping)工艺，该工序是在框架引脚上作保护性镀层，以增加其抗蚀性，并增加其可焊性。电镀目前都是在流水线式的电镀槽中进行，包括首先进行清洗，然后在不同浓度的电镀槽中进行电

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镀，最后冲淋、吹干，然后放入烘箱中烘干。浸锡也包括清洗工序，然后放到助焊剂（flux）中进行浸泡，再放入熔融的焊锡中浸泡，最后用热水冲淋。焊锡的成分一般是63Sn/37Pb。这是一种低共融合金，其熔点在183－184℃之间。也有用成分为85Sn/15Pb、90Sn/10Pb、95Sn/5Pb的，有的日本公司甚至用98Sn/2Pb的焊料。减少铅的用量，主要是出于环境的考虑，因为铅对环境的影响正日益引起人们的高度重视。而镀钯工艺，则可以避免铅的环境污染问题。但是，由于通常钯的粘结性并不太好，需要先镀一层较厚的、致密的、富镍的阻挡层。钯层的厚度仅为76微米（ …… 此处隐藏：6214字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……