一.國(guó)外國(guó)內(nèi)塑封料廠家情況
國(guó)外:環(huán)氧塑封料生產(chǎn)廠家主要集中在日本、美國(guó)、韓國(guó)、新加坡等國(guó),主要有住友電木、日東電工、日立化成、松下電工、信越化學(xué)、東芝,Hysol、Plaskon、Samsung等,現(xiàn)在,環(huán)氧塑封料的主流產(chǎn)品是適用于0.35μm-0.18μm特征尺寸集成電路的封裝材料,研究水平已經(jīng)達(dá)到0.1μm-0.09μm,主要用于SOP、QFP、BGA、CSP、MCM、SIP等
國(guó)內(nèi):環(huán)氧塑封料廠家總共有8家,分別是漢高華威電子有限公司、北京科化所、成都齊創(chuàng)、浙江新前電子、佛山億通電子、浙江恒耀電子、住友(蘇州)電子、長(zhǎng)興(昆山)電子,臺(tái)灣長(zhǎng)春和日立化成也已經(jīng)分別在常熟和蘇州建廠。現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足0.35μm-0.25μm技術(shù)用,開(kāi)發(fā)水平達(dá)到0.13μm-0.10μm,主要應(yīng)用于SIP、DIP、SOP、PQFP、PBGA等形式的封裝。
另外,國(guó)內(nèi)還有部分外資環(huán)氧塑封料生產(chǎn)廠家,由于他們依靠國(guó)外比較成熟的技術(shù)和先進(jìn)的研發(fā)手段,以及強(qiáng)大的實(shí)力作為后盾,所以他們的產(chǎn)品主要處在中高檔水平,主要應(yīng)用于QFP、BGA、CSP等比較先進(jìn)的封裝形式以及環(huán)保封裝領(lǐng)域,基本上占據(jù)了國(guó)內(nèi)大部分的中高端市場(chǎng)
二 環(huán)氧塑封料的工藝選擇
1.1 預(yù)成型料塊的處理
(1) 預(yù)成型模塑料塊一般都儲(chǔ)存在5℃-10℃的環(huán)境中,必會(huì)有不同程度的吸潮。因此在使用前應(yīng)在干燥的地方室溫醒料,一般不低于16小時(shí)。
(2)料塊的密度要高。疏松的料塊會(huì)含有過(guò)多的空氣和濕氣,經(jīng)醒料和高頻預(yù)熱也不易揮發(fā)干凈,會(huì)造成器件包封層內(nèi)水平增多。
(3) 料塊大小要適中,料塊小,模具填充不良;料塊大,啟模困難,模具與注塑桿沾污嚴(yán)重并造成材料的浪費(fèi)。
1.2 模具的溫度
生產(chǎn)過(guò)程中,模具溫度控制在略高于模塑料玻璃化溫度Tg時(shí),能獲得較理想的流動(dòng)性,約160℃-180℃。模具溫度過(guò)高,塑封料固化過(guò)快,內(nèi)應(yīng)力增大,包封層與框架粘接力下降。同時(shí),固化過(guò)快也會(huì)使模具沖不滿;模具溫度過(guò)低,模塑料流動(dòng)性差,同樣會(huì)出現(xiàn)模具填充不良,包封層機(jī)械強(qiáng)度下降。同時(shí),保持模具各區(qū)域溫度均勻是非常重要的,因?yàn)槟>邷囟炔痪鶆颍瑫?huì)造成塑封料固化程度不均勻,導(dǎo)致器件機(jī)械強(qiáng)度不一致。
1.3 注塑壓力
注塑壓力的選擇,要根據(jù)模塑料的流動(dòng)性和模具溫度而定,壓力過(guò)小,器件包封層密度低,與框架黏結(jié)性差,易發(fā)生吸濕腐蝕,并出現(xiàn)模具沒(méi)有注滿塑封料提前固化的情況;壓力過(guò)大,對(duì)內(nèi)引線沖擊力增大,造成內(nèi)引線被沖歪或沖斷,并可能出現(xiàn)溢料,堵塞出氣孔,產(chǎn)生氣泡和填充不良。
1.4 注模速度
注模速度的選擇主要根據(jù)模塑料的凝膠化時(shí)間確定。凝膠化時(shí)間短,注模速度要稍快,反之亦然。注模要在凝膠化時(shí)間結(jié)束前完成,否則由于模塑料的提前固化造成內(nèi)引線沖斷或包封層缺陷。
1.5 塑封工藝調(diào)整
對(duì)工藝調(diào)整的同時(shí),還應(yīng)注意到預(yù)成型料塊的保管、模具的清洗、環(huán)境的溫濕度等原因?qū)λ芊夤ば虻挠绊憽?/span>
2 塑封料性能對(duì)器件可靠性的影響
2.1 模塑料的吸濕性和化學(xué)粘接性
對(duì)塑封器件而言,濕氣滲入是影響其氣密性導(dǎo)致失效的重要原因之一。濕氣滲入器件主要有兩條途徑:
① 通過(guò)塑封料包封層本體;②通過(guò)塑封料包封層與金屬框架間的間隙。
當(dāng)濕氣通過(guò)這兩條途徑到達(dá)芯片表面時(shí),在其表面形成一層導(dǎo)電水膜,并將塑封料中的Na+、CL-離子也隨之帶入,在電位差的作為下,加速了對(duì)芯片表面鋁布線的電化學(xué)腐蝕,最終導(dǎo)致電路內(nèi)引線開(kāi)路。隨著電路集成度的不斷提高,鋁布線越來(lái)越細(xì),因此,鋁布線腐蝕對(duì)器件壽命的影響就越發(fā)嚴(yán)重。
針對(duì)上述問(wèn)題,我們必須要求:
l 模塑料要有較高的純度,Na+、CL離子降至最低;
l 模塑料的主要成分環(huán)境標(biāo)環(huán)氧樹(shù)脂與無(wú)機(jī)填料的結(jié)合力要高,以阻止?jié)駳庥杀倔w的滲入。
l 模塑料與框架金屬要有較好的粘接性;
l 芯片表面的鈍化層要盡可能地完善,其對(duì)濕氣也有很好的屏蔽作用。
2.2 模塑料的內(nèi)應(yīng)力
由于模塑料、芯片、金屬框架的線膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,對(duì)器件密封性有著不可忽視的影響。因?yàn)槟K芰吓蛎浵禂?shù)(20-26E-6/℃)比芯片、框架(-16E-6/℃)的較大,在注模成型冷卻或在器件使用環(huán)境的溫差較大時(shí),有可能導(dǎo)致壓焊點(diǎn)脫開(kāi),焊線斷裂甚至包封層與框架粘接處脫離,由此而引起其器件失效。
由此可見(jiàn),模塑料的線膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的低,但這個(gè)降低是收到限制的,因?yàn)樵诮档蛻?yīng)力的同時(shí),模塑料的熱導(dǎo)率也隨之降低,這對(duì)于封裝大功率的器件十分不利,要使這兩個(gè)方面得以兼顧,取決于配方中填料的類型和用量。填料一般為熔融型或結(jié)晶型硅粉,在某些性能需要方面有時(shí)候還需要添加球形或氣相硅粉。
2.3 模塑料的流動(dòng)性
注塑時(shí)模具溫度在160℃-180℃,塑料呈熔融狀態(tài),其流動(dòng)性對(duì)注模成功與否至關(guān)重要,流動(dòng)性低于焊線沖擊增大(金絲抗拉力5g-12g),焊線易被沖歪或沖斷,并易造成模具沖不滿,包封層表面出現(xiàn)褶皺和坑洼;流動(dòng)性過(guò)高,溢料嚴(yán)重,當(dāng)溢料過(guò)早地將模具出氣孔堵塞時(shí),空氣排不盡,包封層會(huì)出現(xiàn)氣孔或氣泡。
在模塑料諸成分中,對(duì)流動(dòng)性起主要作用的是主體環(huán)氧樹(shù)脂的熔融黏度和填料二氧化硅的用量和顆粒粗細(xì)。結(jié)晶型硅粉具有高導(dǎo)熱性,但黏度高,比重大,流速下降。熔融型硅粉流動(dòng)性好,但導(dǎo)熱差。因此在世紀(jì)生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)封裝器件性能不同選擇使用,包括兩者的混合使用。
總之,我們要不斷開(kāi)發(fā)新型的綠色塑封料,不斷改進(jìn)封裝工藝,才能滿足不斷發(fā)展的半導(dǎo)體器件的要求.