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浅谈一下车规封装材料

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材料:封装主材莫过于框架线材胶水塑封料
框架 :粗化要跟上
集成电路芯片的可靠性往往是由其封装性能决定的,所以集成电路芯片的封装工艺对引线框架的要求就比较高,引线框架已经成为集成电路芯片中极其关键的零部件。
现在越来越多的芯片应用端客户要求集成电路芯片的可靠性必须达到MSL1或2的要求,这就要求引线框架必须在性能上有进一步的改善。其中一个提高芯片可靠性的方法就是增加引线框架表面的粗糙度,增强引线框架与封装树脂的附着力,从而避免芯片在MSLI或2的测试中发生引线框架与封装树脂分层的失效模式。
现在比较成熟的引线框架粗化工艺主要有铜棕化(也称铜氧化或褐化)和微蚀刻以及电镀粗化铜三种
1)铜氧化/棕化(brown oxide)
棕化不是直接在铜的表面生成一层铜的氧化物,而是在铜表面生成一层极薄、极均匀的一层有机转化膜,进入棕化液的铜在H2O2和H2SO4中微蚀,铜表面得到平稳的微观凹凸不平的形状。

2)微蚀刻(Micro Etch)
现如今基本上都选用浓硫酸和过氧化氢溶液作为反应溶液。该溶液能够持续添加调整,槽液成本显著降低。与此同时被微蚀刻出来的铜,能够借助降温来产生五水硫酸铜晶体而回收利用,它的微蚀刻速率较为平稳,粗化效果均衡一致。

3)铜粗化(Cu Rough)
电解电镀方式的铜粗化工艺,采用高纯度五水合硫酸作为电镀液,属无氰电镀工艺。通过在引线框架铜合金表面生成一层粗糙致密的铜颗粒层,使引线框架表面粗糙化,然后再进行预镀铜和局部镀银,并不会明显影响镀银表面的粗糙度。以下是三种的粗化效果对比图,具体可根据整体工艺配合,选择合适的类型。

线材:金铜有别,2N4N按规则选
金线使用历史长,金线有诸多优点,本文不做介绍,但需要注意的是常见的Au-Al的IMC Void 可靠性问题即
柯肯达尔效应(kirkendall effect)原来是指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷,现已成为中空纳米颗粒的一种制备方法。阵点总数保持不变,则扩散区域内的每个平面都必须发生移动,这种现象称为柯肯达尔效应,可以根据车载 Grade 等级要求选择线材来避免延长产品寿命。
铜线键合材料也发展了十年以上,有各种升级版本,如同独美的衣服很挑人,铜线挑键合工程师的工艺思维,以达到平整、老实、富庶、稳定的切球结果,好的铜线可以结合后续介绍的DOE方法完成更高的铜线工艺目标。
胶水和塑封料: 热导大,卤素少
导热系数单位:(W/(m·K))瓦每米开尔文
导热系数也叫导热率(thermal conductivity),导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒钟的时间内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米.度(W/m.K,此处的K也可以用℃代替)。是表示材料热传导能力大小的物理量,使用傅立叶定律作为其导热系数的计算公式。
材料的导热系数会随组成成分、物理结构、物质状态、温度、压力等而变化。不同成分的导热率差异较大,导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。空气为热的不良导体,单粒物料的导热性能好于堆积物料。此外,一般上面我们定义的导热系数是针对均质材料而言的。
实际情况下,还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料,此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现,也称之为平均导热系数。
卤素等其他腐蚀性元素
PH值偏小将增加腐蚀性,根据AECQ-006 推荐high PH>5,PPM level <15PPM 越低越好,值得注意的是各材料商的CL-测定方法可能不同,撇开测定方法谈PPM level不是apple to apple的做法,比如一种环氧树脂总氯含量测定方法供参考,ISO4615一1979《塑料——不饱和聚酯和环氧树脂总氯含量的测定》中B法。
车规封装材料不少know how,需要一起继续前行探究助力车规产品质量提升

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