無氧化烘箱及封裝測試烘烤工藝

 

  為滿足半導體封裝測試行業對無氧化烘烤的需求，宏展科技多年來根據該行業的使用習慣、材料特性、工藝流程、烘烤的難點、烘烤出現的問題；進口設備價格高昂、供貨周期長、售后不完善等，結合該行業專家共同推出此系列產品。此系列烘箱具有功能齊全、烘烤效果好、使用方便、易于操作、價格經濟、貨期短、售后及時等特點；該系列無氧化烘箱，于2015年推出至今已獲得國內外多家半導體企業的高度認可。

 

  無氧化烘箱適用對象有半導體、光電元件、能原材料、通訊產品、機電產品等作無氧化干燥、固化、焊接、退火等高溫處理。封裝測試；所有的LeadPKG、BGA、MCM；光刻工藝有機聚合物膜預固化、堅膜；銀漿固化、模后固化、電鍍退火；基板除潮、晶圓干燥退火等。

 

 

無氧化烘箱特點:

1、密封性設計：內材質用SS304不銹鋼板，整個內桶用氬弧焊滿焊，防止空氣進入烘箱內，同時節省惰性氣體；

2、外部防塵處理：外材質為SPCC鋼板經過蘇打水清洗后粉體烤漆處理；

3、節能：保溫材質為高密度纖維棉，保溫效果好；

4、分層結構設計：內箱層板高低可調，可自由取出；

5、移動自由：箱體有活動腳輪，可任意推動和固定位置；

6、過濾器：安裝耐高溫過濾器，獲得潔凈的烘烤環境，高達Class100；（選配）

7、內循環風設計：強制送風內循環，確保溫度均勻；

8、氮氣預熱結構設計；

9、快速降溫系統：配備冷卻系統，加速降溫，可減少等待時間，提率；（選配）

10、寬泛的溫度范圍選擇；

11、極低的氧含量達20ppm。

 

 

封裝工藝介紹：

 

一、封裝的作用

芯片封裝主要具備以下四個方面的作用：固定引腳系統、物理性保護、環境性保護和增強散熱。

 

1.固定引腳系統

  要讓芯片正常工作，就必須與外部設備進行數據交換，而封裝*重要的意義便體現在這里。當然，我們不可能將芯片內的引腳直接與電路板等連接，因為這部分金屬線相當細，通常情況下小于1.5微米（μm），而且多數情況下只有1.0微米。但通過封裝以后，將外部引腳用金屬銅與內部引腳焊接起來，芯片便可以通過外部引腳間接地與電路板連接以起到數據交換的作用。

  外部引腳系統通常使用兩種不同的合金——鐵鎳合金及銅合金，前者可用于高強度以及高穩定性的場合，而后者具有導電性和導熱性較好的優勢。具體選用何種引腳系統可根據實際情況來定。

 

2.物理性保護

  芯片通過封裝以后可以免受微粒等物質的污染和外界對它的損害。實現物理性保護的主要方法是將芯片固定于一個特定的芯片安裝區域，并用適當的封裝外殼將芯片、芯片連線以及相關引腳封閉起來，從而達到保護的目的。應用領域的不同，對于芯片封裝的等級要求也不盡相同，當然，消費類產品要求*低。

 

3.環境性保護

  封裝的另一個作用便是對芯片的環境性保護，可以讓芯片免受濕氣等其他可能干擾芯片正常功能的氣體對它正常工作產生不佳影響。

 

4.增強散熱

  所有半導體產品在工作的時候都會產生熱量，而當熱量達到一定限度的時候便會影響芯片正常工作。而封裝體的各種材料本身就可以帶走一部分熱量。當然，對于大多數發熱量大的芯片，除了通過封裝材料進行降溫以外，還需要考慮在芯片上額外安裝一個金屬散熱片或風扇以達到更好的散熱效果。

 

 

二、封裝對產品及企業的競爭力影響

  封裝這一生產環節對微電子產品的質量和競爭力都有極大的影響。封裝技術的好壞，直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的PCB(PrintCircuilBoard，印刷電路板)的設計和制造，因此它是至關重要的。

  封裝所涉及的面很廣，它需要從材料到工藝、從無機到聚合物、從大型生產設備到計算力學等，其中烘烤和固化環節及工藝其是廣東宏展科技一直以來的研究方向，聘請半導體行業專家及工程師共同設計，目前設計出適合封裝工藝要求的烘烤設備無氧化烘箱、潔凈烘箱、真空烘箱、恒溫恒濕試驗箱、高低溫沖擊試驗箱、高低溫試驗箱、溫度循環試驗箱等一系列環境試驗產品，且已成功服務國內外企業4500多家。

 

 

三、封裝的功能

  封裝主要有四大功能，即功率分配、信號分配、散熱及包裝保護，它的作用是從集成電路器件到系統之間的連接，包括電學連接和物理連接。

 

 

四、電子封裝類型

1、從使用的包裝材料來分，我們可以將封裝劃分為金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝；

 

2、從成型工藝來分，我們又可以將封裝劃分為預成型封裝(pre-mold)和后成型封裝（post-mold）；

 

3、從封裝外型來講，則有SIP(singlein-linepackage)、DIP(dualin-linepackage)、PLCC(plastic-leadedchipcarrier)、PQFP(plasticquadflatpack)、SOP(small-outlinepackage)、TSOP(thinsmall-outlinepackage)、PPGA(plasticpingridarray)、PBGA(plasticballgridarray)、CSP(chipscalepackage)等等；

 

4、按**級連接到第二級連接的方式來分，則可以劃分為PTH(pin-through-hole)和SMT（surface-mount-technology）二大類，即通常所稱的插孔式（或通孔式）和表面貼裝式。

 

 

五、半導體封裝用環氧樹導電膠

  大部分集成電路都要使用芯片粘接用材料，而環氧樹脂導電膠(簡稱銀膠)是*常見的粘著劑材料。廣泛使用于芯片粘著劑的高分子材料可分為環氧樹脂(EPOXY)，聚亞醯氨(POL-IMIDE)和硅氧烷聚亞醯氨(SILOX-ANEPOLY．IMIDE)。

 

1、環氧樹脂之化學特性：

  環氧樹脂芯片粘著劑的基材是以表氯烷(EPICHLOROHY-DRIN)和雙對酚甲烷(BISPHENOLA)聚合反應而成的樹脂為基材。環氧樹脂屬熱固性樹脂，可以在低溫低壓下快速硬化。

  環氧樹脂與催化劑作用而成鍵結，或稱熟化。通常環氧樹脂芯片粘著劑是與氨作用氧環打開后再形成一新鍵結。熟化后的芯片粘著劑分子鏈上的分枝長度與數目增加，分枝*后擴展至分子鏈之間與另一段分子鏈將之連接在一起，此時所有的鏈以三維空間的交連鏈鍵結，整個聚合物變為一個大分子，而呈現高粘著強度。

 

2、銀膠的組成要素

  熟化后的芯片粘著劑的物理化學特性取決于樹脂與催化劑的選擇與組合，是*主要的組成要素。但是芯片粘著劑所需的各種特性并非僅由這2種要素組成；因此，需將其它物質加入以達到所需的特性。所以在完整的方程式中，應包含下列要素中的3種或更多種的組合，使其能達到*佳的性能表現。

(1)樹脂。樹脂的選擇通常會影響制程特性、性能特性和化學反應性。

(2)催化劑。催化劑與樹脂的不同組合會影響化學反應性，稱之為觸媒，引發聚合反應。

(3)填充劑。填充劑的選擇會影響制程特性，比如黏度和流動性；還會影響熱應力特性、熱傳導、機械強度和電傳導性。一般銀膠含銀量為70％～80％，大量的銀粉填充劑可大大降低樹脂的收縮現象。

(4)彈性劑。屬于性質改質劑。彈性特質可用降低鍵結密度來達到，通常是使用較高分子量的樹脂得以實現。但要使彈性特質有重大改變，則必須在配方上做結構性調整，如使用富彈性的樹脂、富彈性的催化劑或彈性調整劑。

(5)稀釋劑。在樹脂系統中可用來降低黏度的物質稱為稀釋劑。稀釋劑可分為反應型及非反應型。

(6)加速劑。加速劑的添加是為縮短烘烤時間及烘烤溫度。常用的加速劑有環烷酸鈷、二乙苯銨及二甲苯銨。

 

 

六、引線框架|裸銅框架的烘烤工藝

烘烤引線框架的問題：發黃 發紅 發紫

 

影響引線框架烘烤變色的因素：

1、無氧化烘箱溫度（溫度高低、分布均勻性、溫度波動度）

2、車間濕度3、升溫速度

4、烘烤時間

5、降溫速度（影響效率）

6、氮氣純度（氧含量）

7、鍍層：厚度、材料

 

烘烤不佳會影響：引線框架氧化、變色、引線附著、焊接

 

 

七、聚酰亞胺薄膜烘烤工藝

聚酰亞胺薄膜用途：光刻膠、提高粘合性、層間絕緣等

 

 

八、封裝固化工藝

溫度：175℃±5

保護氣體：氮氣

 

 

九、封裝切筋后老化工藝

溫度：140~150℃

保護氣體：氮氣，防止氧化

 

 

十、銀漿固化工藝

溫度：175℃

保護氣體：氮氣