以下文章來(lái)源于學(xué)習(xí)那些事,作者小陳婆婆
塑封與電鍍
塑封是電子元器件和集成電路制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它涉及到將各個(gè)部件合理布置、組裝、連接,并與外部環(huán)境隔離,以保護(hù)元器件免受水分、塵埃和有害氣體的侵蝕,同時(shí)減緩振動(dòng)、防止外來(lái)?yè)p傷,以及穩(wěn)定元器件參數(shù)。
電鍍?cè)诠β拾雽?dǎo)體制程中占據(jù)著舉足輕重的地位,它貫穿于芯片的前端制程至后端的封裝工序,是提升功率器件性能與可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。
本文對(duì)塑封與電鍍做介紹,分述如下:
塑封
電鍍
1塑封
塑封的定義與重要性
塑封通過(guò)流動(dòng)包覆的方式,將裸芯片及完成內(nèi)互聯(lián)后的半成品包封起來(lái),使之與外界環(huán)境隔絕。固化后形成的保護(hù)層為下一步的電子組裝提供了可加工的電子個(gè)體。這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于保證元器件的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要,因此通常被視為封裝工藝的代表。
塑封料的性能要求與成分
性能優(yōu)異的塑封料需要滿足以下要求:較低的介電常數(shù)和介電損耗因子,以提高運(yùn)行速度;較高的耐熱性、導(dǎo)熱性、絕緣性;優(yōu)異的力學(xué)性能、阻燃性、電絕緣性;與硅等元器件匹配且可調(diào)的熱線脹系數(shù);優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。
常用的塑封料主要由環(huán)氧樹(shù)脂、填料以及其他微量的添加劑組成。其中,環(huán)氧樹(shù)脂是主要的黏合劑,而填料則對(duì)塑封料的性能有重要影響。
塑封料的流動(dòng)性與影響因素
塑封料的流動(dòng)性主要與其中的固體顆粒含量有關(guān)。固體顆粒含量越少,黏度越低,流動(dòng)性越好。塑封料的流動(dòng)性在塑封過(guò)程中會(huì)先變好后變差,這主要是由于塑封料中的成分隨著溫度的上升逐漸變?yōu)橐簯B(tài)參與反應(yīng),導(dǎo)致固體顆粒減少。
然而,由于反應(yīng)是不可逆的,當(dāng)物質(zhì)經(jīng)液態(tài)再次轉(zhuǎn)化為固態(tài)后,這種顆粒將不再會(huì)變回液態(tài)。
影響塑封料流動(dòng)性的主要因素包括塑封料的預(yù)熱程度、金型溫度、型腔傳導(dǎo)壓力和速度等。此外,塑封料的密度也對(duì)其流動(dòng)性及玻璃化狀態(tài)持續(xù)時(shí)間有影響。
塑封常見(jiàn)的不良與解決方法
1)封裝體成型不完整。發(fā)生的主要原因?yàn)闅獾蓝氯?、金型有異物、塑封料注射時(shí)間太長(zhǎng)等。
2)封裝體破裂/芯片露出/裂紋。發(fā)生的主要原因?yàn)榉庋b體受外力撞擊,框架變形等。
3)封裝體上下或者左右錯(cuò)位。發(fā)生的主要原因?yàn)樯舷陆鹦颓昂笞笥矣绣e(cuò)位, 框架在金型上定位不準(zhǔn),上下金型前后左右溫差太大等。
4)封裝體上有小氣泡。發(fā)生的主要原因?yàn)樗芊饬腺|(zhì)量有問(wèn)題,成型參數(shù)不正確,模具壓力不夠,氣道堵塞等。
5)塑封溢飛邊(FLASH)。引腳上有一層塑封產(chǎn)生的薄膜,或封裝體上有塑封產(chǎn)生的較薄的飛邊,發(fā)生的主要原因?yàn)橐_變形造成的尺寸偏差,塑封金型磨損,密封性不好,成型壓力不足,塑封料流動(dòng)性過(guò)高等。
2電鍍
電鍍?cè)诠β势骷圃熘械淖饔?/strong>
在功率器件的制造流程中,電鍍工藝不僅實(shí)現(xiàn)了芯片正面與背面的金屬導(dǎo)出,還優(yōu)化了功率器件的性能。
芯片正面金屬導(dǎo)出:通過(guò)電鍍,在芯片正面的鋁基材上沉積鎳、鈀、金三層金屬。金層確保了芯片與金線的可靠連接,保證了電路的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí),鈀層的加入有效防止了鎳離子遷移到金層,避免了黑金現(xiàn)象,提升了焊接的牢固性。
芯片背面金屬導(dǎo)出:對(duì)于大功率器件而言,背面金屬層的厚度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的真空熱蒸方式難以達(dá)到所需的厚度,而電鍍技術(shù)則可將背面金屬層厚度提升至80μm左右,確保功率器件在高電壓、大電流環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)先真空熱蒸再電鍍的方式,實(shí)現(xiàn)了背面金屬層的優(yōu)化,提升了功率器件的性能。
TO類(lèi)功率器件的電鍍工藝
TO類(lèi)功率器件的電鍍屬于引線框架類(lèi)電鍍,旨在提升功率器件的可焊性與耐腐蝕性。電鍍前,需進(jìn)行去飛邊處理,以去除塑封過(guò)程中產(chǎn)生的多余塑封料與表面薄膜。
去飛邊處理:去飛邊是電鍍前的關(guān)鍵步驟,它確保了功率器件的電氣連接不受影響。目前主要采用電化學(xué)軟化加高壓去除或化學(xué)浸泡軟化加高壓去除兩種方式。這兩種方式均能有效去除飛邊,同時(shí)避免對(duì)塑封表面造成損傷。
電鍍錫層:在芯片引腳上鍍覆一層金屬錫層,不僅提升了功率器件的可焊性,還保證了其長(zhǎng)期使用的耐腐蝕性。這一步驟對(duì)于功率器件的封裝與可靠性至關(guān)重要。
電鍍技術(shù)的未來(lái)發(fā)展
隨著科技的進(jìn)步與功率器件需求的提升,電鍍技術(shù)將持續(xù)發(fā)展。未來(lái),電鍍技術(shù)將更加注重環(huán)保、高效與智能化。通過(guò)優(yōu)化電鍍工藝、提升電鍍效率與精度,以及開(kāi)發(fā)新型環(huán)保電鍍材料,電鍍技術(shù)將為功率器件的制造提供更加強(qiáng)有力的支持。
新的去飛邊技術(shù)——激光燒灼
激光燒灼作為一種新興的去飛邊方式,以其原理簡(jiǎn)單、定位精準(zhǔn)的特點(diǎn),在功率模塊等高附加值封裝中得到了應(yīng)用。盡管其效率相對(duì)較低且成本較高,但其在處理復(fù)雜形狀和微小結(jié)構(gòu)時(shí)的優(yōu)勢(shì),使得它成為處理高精度封裝體的理想選擇。
同時(shí),電鍍技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)的融合也將成為趨勢(shì)。例如,將電鍍技術(shù)與3D打印、納米技術(shù)等相結(jié)合,可開(kāi)發(fā)出具有更高性能、更小型化的功率器件,滿足未來(lái)電子設(shè)備對(duì)功率器件的更高要求。
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原文標(biāo)題:芯片制造中的塑封與電鍍
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