無氧化烘箱及封裝測(cè)試烘烤工藝

  為滿足半導(dǎo)體封裝測(cè)試行業(yè)對(duì)無氧化烘烤的需求，宏展科技多年來根據(jù)該行業(yè)的使用習(xí)慣、材料特性、工藝流程、烘烤的難點(diǎn)、烘烤出現(xiàn)的問題；進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高昂、供貨周期長、售后不完善等，結(jié)合該行業(yè)專家共同推出此系列產(chǎn)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(jià)格經(jīng)濟(jì)、貨期短、售后及時(shí)等特點(diǎn)；該系列無氧化烘箱，于2015年推出至今已獲得國內(nèi)外多家半導(dǎo)體企業(yè)的高度認(rèn)可。

  無氧化烘箱適用對(duì)象有半導(dǎo)體、光電元件、能原材料、通訊產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品等作無氧化干燥、固化、焊接、退火等高溫處理。封裝測(cè)試；所有的LeadPKG、BGA、MCM；光刻工藝有機(jī)聚合物膜預(yù)固化、堅(jiān)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(diǎn):

1、密封性設(shè)計(jì)：內(nèi)材質(zhì)用SS304不銹鋼板，整個(gè)內(nèi)桶用氬弧焊滿焊，防止空氣進(jìn)入烘箱內(nèi)，同時(shí)節(jié)省惰性氣體；

2、外部防塵處理：外材質(zhì)為SPCC鋼板經(jīng)過蘇打水清洗后粉體烤漆處理；

3、節(jié)能：保溫材質(zhì)為高密度纖維棉，保溫效果好；

4、分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：內(nèi)箱層板高低可調(diào)，可自由取出；

5、移動(dòng)自由：箱體有活動(dòng)腳輪，可任意推動(dòng)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(huán)境，高達(dá)Class100；（選配）

7、內(nèi)循環(huán)風(fēng)設(shè)計(jì)：強(qiáng)制送風(fēng)內(nèi)循環(huán)，確保溫度均勻；

8、氮?dú)忸A(yù)熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

9、快速降溫系統(tǒng)：配備冷卻系統(tǒng)，加速降溫，可減少等待時(shí)間，提率；（選配）

10、寬泛的溫度范圍選擇；

11、極低的氧含量達(dá)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(gè)方面的作用：固定引腳系統(tǒng)、物理性保護(hù)、環(huán)境性保護(hù)和增強(qiáng)散熱。

1.固定引腳系統(tǒng)

  要讓芯片正常工作，就必須與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而封裝*重要的意義便體現(xiàn)在這里。當(dāng)然，我們不可能將芯片內(nèi)的引腳直接與電路板等連接，因?yàn)檫@部分金屬線相當(dāng)細(xì)，通常情況下小于1.5微米（μm），而且多數(shù)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(nèi)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(shù)據(jù)交換的作用。

  外部引腳系統(tǒng)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(qiáng)度以及高穩(wěn)定性的場合，而后者具有導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好的優(yōu)勢(shì)。具體選用何種引腳系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況來定。

2.物理性保護(hù)

  芯片通過封裝以后可以免受微粒等物質(zhì)的污染和外界對(duì)它的損害。實(shí)現(xiàn)物理性保護(hù)的主要方法是將芯片固定于一個(gè)特定的芯片安裝區(qū)域，并用適當(dāng)?shù)姆庋b外殼將芯片、芯片連線以及相關(guān)引腳封閉起來，從而達(dá)到保護(hù)的目的。應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對(duì)于芯片封裝的等級(jí)要求也不盡相同，當(dāng)然，消費(fèi)類產(chǎn)品要求*低。

3.環(huán)境性保護(hù)

  封裝的另一個(gè)作用便是對(duì)芯片的環(huán)境性保護(hù)，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(duì)它正常工作產(chǎn)生不佳影響。

4.增強(qiáng)散熱

  所有半導(dǎo)體產(chǎn)品在工作的時(shí)候都會(huì)產(chǎn)生熱量，而當(dāng)熱量達(dá)到一定限度的時(shí)候便會(huì)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(dāng)然，對(duì)于大多數(shù)發(fā)熱量大的芯片，除了通過封裝材料進(jìn)行降溫以外，還需要考慮在芯片上額外安裝一個(gè)金屬散熱片或風(fēng)扇以達(dá)到更好的散熱效果。

二、封裝對(duì)產(chǎn)品及企業(yè)的競爭力影響

  封裝這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力都有極大的影響。封裝技術(shù)的好壞，直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(PrintCircuilBoard，印刷電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

  封裝所涉及的面很廣，它需要從材料到工藝、從無機(jī)到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計(jì)算力學(xué)等，其中烘烤和固化環(huán)節(jié)及工藝其是廣東宏展科技一直以來的研究方向，聘請(qǐng)半導(dǎo)體行業(yè)專家及工程師共同設(shè)計(jì)，目前設(shè)計(jì)出適合封裝工藝要求的烘烤設(shè)備無氧化烘箱、潔凈烘箱、真空烘箱、恒溫恒濕試驗(yàn)箱、高低溫沖擊試驗(yàn)箱、高低溫試驗(yàn)箱、溫度循環(huán)試驗(yàn)箱等一系列環(huán)境試驗(yàn)產(chǎn)品，且已成功服務(wù)國內(nèi)外企業(yè)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(hào)分配、散熱及包裝保護(hù)，它的作用是從集成電路器件到系統(tǒng)之間的連接，包括電學(xué)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(yù)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(jí)連接到第二級(jí)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(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹導(dǎo)電膠

  大部分集成電路都要使用芯片粘接用材料，而環(huán)氧樹脂導(dǎo)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(huán)氧樹脂(EPOXY)，聚亞醯氨(POL-IMIDE)和硅氧烷聚亞醯氨(SILOX-ANEPOLY．IMIDE)。

1、環(huán)氧樹脂之化學(xué)特性：

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

  環(huán)氧樹脂與催化劑作用而成鍵結(jié)，或稱熟化。通常環(huán)氧樹脂芯片粘著劑是與氨作用氧環(huán)打開后再形成一新鍵結(jié)。熟化后的芯片粘著劑分子鏈上的分枝長度與數(shù)目增加，分枝*后擴(kuò)展至分子鏈之間與另一段分子鏈將之連接在一起，此時(shí)所有的鏈以三維空間的交連鏈鍵結(jié)，整個(gè)聚合物變?yōu)橐粋€(gè)大分子，而呈現(xiàn)高粘著強(qiáng)度。

2、銀膠的組成要素

  熟化后的芯片粘著劑的物理化學(xué)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(zhì)加入以達(dá)到所需的特性。所以在完整的方程式中，應(yīng)包含下列要素中的3種或更多種的組合，使其能達(dá)到*佳的性能表現(xiàn)。

(1)樹脂。樹脂的選擇通常會(huì)影響制程特性、性能特性和化學(xué)反應(yīng)性。

(2)催化劑。催化劑與樹脂的不同組合會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)性，稱之為觸媒，引發(fā)聚合反應(yīng)。

(3)填充劑。填充劑的選擇會(huì)影響制程特性，比如黏度和流動(dòng)性；還會(huì)影響熱應(yīng)力特性、熱傳導(dǎo)、機(jī)械強(qiáng)度和電傳導(dǎo)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(xiàn)象。

(4)彈性劑。屬于性質(zhì)改質(zhì)劑。彈性特質(zhì)可用降低鍵結(jié)密度來達(dá)到，通常是使用較高分子量的樹脂得以實(shí)現(xiàn)。但要使彈性特質(zhì)有重大改變，則必須在配方上做結(jié)構(gòu)性調(diào)整，如使用富彈性的樹脂、富彈性的催化劑或彈性調(diào)整劑。

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

(6)加速劑。加速劑的添加是為縮短烘烤時(shí)間及烘烤溫度。常用的加速劑有環(huán)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(fā)黃 發(fā)紅 發(fā)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(dòng)度）

2、車間濕度3、升溫速度

4、烘烤時(shí)間

5、降溫速度（影響效率）

6、氮?dú)饧兌龋ㄑ鹾浚?/p>

7、鍍層：厚度、材料

烘烤不佳會(huì)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(hù)氣體：氮?dú)?/p>

九、封裝切筋后老化工藝

溫度：140~150℃

保護(hù)氣體：氮?dú)?，防止氧?/p>

十、銀漿固化工藝

溫度：175℃

保護(hù)氣體：氮?dú)?/p>