關于微電子封裝點膠技術的探討論文

隨著現代科技的發展,基于微電子技術的流體點膠技術在芯片固定、封裝倒扣以及芯片涂敷中得以廣泛應用。流體點膠技術以受控的方式對流體精確分配,可將理想大小的流體,如焊劑、導電膠、環氧樹脂和粘合劑等,轉移到工件諸如芯片、電子元件等合適位置。從而實現各種元器
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  隨著現代科技的發展,基于微電子技術的流體點膠技術在芯片固定、封裝倒扣以及芯片涂敷中得以廣泛應用。流體點膠技術以受控的方式對流體精確分配,可將理想大小的流體,如焊劑、導電膠、環氧樹脂和粘合劑等,轉移到工件諸如芯片、電子元件等合適位置。從而實現各種元器件機械或者電氣的連接。基于微電子封裝點膠技術的優勢特點是操作系統性能好,點膠速度快和點膠一致性優良、精度高等特點[2]。

  1 點膠技術綜述

  基于點膠原理的不同,可將點膠技術分為接觸式點膠和無接觸式點膠[3,4],如圖1所示。接觸式點膠的工作原理是通過點膠針頭引導液同基板接觸,經過一段時間后待基板完全浸潤后,點膠針頭開始向上運動,膠液依靠同基板間的黏性力同點膠針頭分離在基板上形成膠點。接觸式點膠技術的特點是需要配置高精度的傳感器來控制針頭抬起和下降高度。無接觸式點膠是采用相關方式使膠液受到高壓作用,膠液在獲得足夠大的動能后按照規定的速度噴射到基本之上。膠液在噴射時,針頭沒有Z軸方向位移[3]。近幾年來,點膠技術得以快速發展,已經從接觸式點膠技術向無接觸式點膠技術轉變。當前國外已經開始研究和開發無接觸式點膠技術,并取得了一定的成績。不過,就我國而言,目前還有超過一般以上的點膠系統仍舊采用接觸式針頭點膠,且以時間/壓力型為主[2];無接觸式點膠系統市場份額占有率低下,所以,針對我國點膠技術發展實際,加強對精度高、可靠性強的流體點膠技術研究和開發勢在必行[5]。

  2 接觸式點膠

  2.1大量式點膠

  大量式點膠可細分為針轉式點膠和絲網印刷式點膠兩種。大量式點膠的突出特點是點膠速度快。可適用于印刷電路板的大規模生產線,其缺點是柔性差,點膠的精度不是很高,一致性差,且膠液是直接暴露在空氣中,膠液容易吸水和揮發,影響膠液質量。針轉移式點膠的適應性比較差,對于不同的點膠樣式需要更換針板,在點膠時需不停加熱,重復適用性差。絲網印刷式點膠僅僅適用表面比較平整的元器件,而對于表面凸凹不平的集成電路則不適用。[2,4,6]。

  2.2 針頭式點膠

  2.2.1 計量管式點膠和活塞式點膠

  計量式點膠和活塞式點膠是繼大量式點膠后的一種新型點膠方式。這兩種點膠方式都是通過壓力驅動膠液流出完成點膠。計量式點膠是由螺旋桿旋轉提供壓力,在壓力作用下膠液流出,針頭按照一定的軌跡移動可畫出線或者圓等圖案。活塞式點膠是通過活塞作用推動膠液流出完成點膠。該點膠方式的一致性好,不過膠液的量不好控制,活塞清洗困難,對活塞的密封性要求極高[2,4,6]。

  2.2.2 時間/壓力型點膠

  時間/壓力型點膠是當前應用最為廣泛的點膠方式之一,該種點膠方式最早的應用在表面貼裝中。其工作原理是通過脈動氣壓擠壓針筒內的活塞,將流體通過底部針頭擠出到基板上。該種點膠技術適用于黏度不是很高的流體;其膠點大小同氣體壓力和時間有關。該種點膠設備的造價比較低,容易操作,維護和清洗方便。不過該種點膠方式對流體的黏度很敏感,氣壓反復壓縮使流體溫度逐漸升高,對流體的流變特性造成了一定影響,比如膠液流出的直徑大小不一,點膠一致性效果差。

  3 無接觸式點膠

  無接觸式點膠是當前一種基于微電子技術的新型點膠技術,該點膠技術可細分為噴墨點膠和噴射點膠。其中噴射點膠又分為機械式噴射點膠和壓電式噴射點膠兩種方式。

  3.1 噴墨技術

  噴墨技術指的是將墨水噴涂到基底上面的技術。噴墨方式有熱氣泡式和壓電式。該種技術主要應用在印刷、壓電式噴墨和藥劑生產方面。熱氣泡式噴墨是對熱敏電阻通電,產生熱能加熱墨水產生氣泡,氣泡爆破后墨水噴出形成墨滴;壓電式噴墨是利用壓電材料壓電效應產生機械力,通過機械力將墨水“擠”或“推”出去。不過需要提出的是,微電子封裝中所使用的流體黏度一般都比較高,而噴墨技術只適用于低黏度流體的噴墨。在流體材料適用性方面表現的能力比較欠缺。

  3.2 噴射點膠技術

  噴射點膠技術當前還處于研發階段,技術還不夠成熟。該技術主要是通過瞬間高壓作用驅動膠液噴出,每次噴射只能形成一個膠點。經過多次噴射后膠點疊加在一起形成圖案。噴射點膠基本上對各種黏度的流體適用。并且噴射的速度快、適應性和一致性好。當前,噴射點膠技術有機械式和壓電式兩種。其中,壓電式點膠適用于低、中黏度流體;機械式點膠適用于黏度高的流體。

  3.2.1 機械式噴射點膠

  機械式噴射點膠主要用于噴射高黏度流體,目前在電子生產領域得以廣泛應用。采用機械師噴射點膠,流體在比較低的壓力作用下就能進入到料腔內。一般而言,芯片下填充料粘結劑的壓力控制在0.1MPa左右;液晶類黏度比較低的材料壓力控制在0.01MPa左右。該技術的特點是液體在噴嘴位置可獲得極強瞬時壓力,可對黏度高的流體進行噴射;其缺點是噴射出的膠點要比壓電式、熱氣泡式所噴射的膠點尺寸大很多[3,7],并且其結構比較復雜,噴射頻率要低于壓電式。

  3.2.2壓電式噴射點膠

  壓電式噴射點膠裝置主要有兩大類型。一類是壓電式點膠作為熱噴墨印刷技術應用于LED中有機顏料的注入;另一類是壓電式噴射點膠是應用于電子器件紫外固化粘結劑包封。

  4 結語

  綜上,隨著現代科學技術的發展,微電子封裝點膠技術必將會向新臺階邁進。本文針對微電子封裝的接觸式點膠技術和無接觸式點膠技術的應用及優缺點進行了簡要的介紹和分析。僅供業內人士參考。

  參考文獻

  [1]李曉琴,王紅美.流體點膠技術分類及發展趨勢[J].科學技術,2009(17):26-28.

  [2] 趙翼翔,陳新度,陳新.微電子封裝中的流體點膠技術綜述[J].液壓與氣動,2006(2):52-54.

  [3] 房加強,于治水,萇文龍,王波,姜鶴明. 微電子封裝中焊點的電遷移現象分析與研究[J]. 上海工程技術大學學報. 2013(01)

  [4] 羅艷碧. 第四代微電子封裝技術-TVS技術及其發展[J]. 科技創新與應用. 2014(07)

  [5] 羅德容,黃其煜,程秀蘭.無接觸噴射式點膠技術的應用[J].電子與封裝,2009,9(6):5-8.

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