Ailete胶水先进微电子封装要求材料解决方案

发布时间:2016-02-15 16:36:11    文章来源:爱乐特胶水网 http://www.Ailete.com

 先进微电子封装要求材料解决方案的品种当我们进入一个新的千年,集成电路继续在惊人的速度性能提升最终用途的应用是在它们的驱动的同时,要求更多的功能更快,更便宜,更小结果IC封装现在必须提供更高得多互连密度和更小的外形更多的热量去除即经济又可靠.这样的要求苛刻的组合,已经导致了巨大的多样化在先进的包装方法,如增强的BGA,倒装芯片,BGA和CSP.虽然具体的封装类型各不相同,许多软件包,包括使用或者基于这些金属引线框架,需要创新的材料解决方案份额的趋势.这些趋势包括:改进的MRT（耐湿性试验）的性能,改进的材料可加工性和更好的热管理.本文将讨论这些包装的发展趋势和各种材料化学正在开发以满足他们的多样化和苛刻的要求.在此外,我们将简要讨论光电子及光纤组件的材料.本高增长地区的最近成为感兴趣的许多包装分包商,并有对于这些应用独特的材料要求.改进MRT表现为无铅封装一个具有挑战性的新的趋势是转向无铅组装FRE.环境因素推动这一转变,这在日本最近已经开始在自愿的基础上,正在考虑在世界其他地方的任务.不含有铅的替代焊料已经开发,但这些焊料经常要求的回流温度即比基于铅焊料显著较（260℃相比,220℃.较高的回流温度导致显著较高的压力对整个包,包括芯片连接材料.在220℃回流用于包装的粘合剂往往不能等同JEDEC等级经过回流适用于无铅焊料的温度时测试.同时与转换到无铅焊料是一个总的趋势朝向改善可靠性.能够承受更严格的可靠性测试,比如J的产物级1,可以存储在非受控环境.因此,包装的房子和最终用户节省干燥包费用,并有更可靠的包.在应用中3级JEDEC可靠性可能在过去一直接受的,今天JEDEC 1级或2需要.此化合物具有较高的回流温度相关联的挑战因为不仅是包经受更高的回流应力,它也被进行更积极的预处理方案.下表总结了针对地铁的性能水平的关键封装类型.表封装类型有针对性的水平预处理养生 有针对性的回流温度引线框架85℃/ 85％RH下,168小时85℃/ 60％RH下,168小时 260℃ 排列 12 85℃/ 85％RH下,168小时85℃/ 60％RH下,168小时260℃倒装片85℃/ 85％RH下,168小时 85℃/ 60％RH下,168小时 30℃/ 60％RH下,168小时260℃内存/ CSP 185℃/ 85％RH下,168小时260℃无铅包装材料和改进MRT性能材料供应商都在采用专门设计的配方中的各种化学物质在无铅封装环境来执行.为了承受所产生的应力 为260℃的回流温度下,芯片粘接剂必须具有足够的粘合性,低吸湿性,并因此在包优化应力.优化的压力和高附着力 增加的回流温度放置一个巨大的应力芯片粘接材料和粘合剂必须具有足够的灵活性,以吸收该应力.但是,如果粘合剂太柔性或在软化温度引线键合,更小的芯片将趋于接合期间倾斜 操作.因此,应力必须为特定的包中的问题进行优化.在此外,附着力必须足够高,以使键将MRT期间保持不变应力.的粘合剂的能力的很好的措施防潮性过程中保持粘合测试是热湿模具剪切强度（HWDSS）.理想的材料具有高HWDSS.该下面的图显示了新开发的粘合剂组成的专有混合相比传统的芯片粘接材料化学能高得多HWDSS.热湿模剪,Ailete2000与8360和8510AA低吸湿性湿气的该粘合吸音减震可以极大地影响其在地铁性能的量测试.如果粘合剂吸收水分的最小量,这将是不太可能“爆米花”在焊料回流.如该曲线图所示,杂化材料具有非常低的湿气吸收相比传统的芯片粘接材料.在饱和度Ailete吸湿2000与8360和8510AA 在高温回流焊温度高可靠性的新颖的混合化学已启用芯片粘接剂的发展提供了独特的低应力,足够的粘附力和低吸湿性的组合.其结果是一个一系列高度可靠的产品为无铅封装应用.封装类型产品系列JEDEC可靠性实现IR回流焊温度标准金属引线框架Ailete2200系列2A260℃PBGAAilete2000系列260℃ LFBGA / TFBGAAilete2000系列260℃改进的加工性能：更快的固化,胶层厚度控制,传播控制柔性材料利用率和快速组装越来越多的包装公司正在努力降低拥有成本.这一目标通过流程整合正在实现,increae在每小时（UPH）单元,降低成本库存,使用更少的材料,并尽量减少设备改造和购买 需要新的软件包.在大多数类型的封装,有必要为更好的可加工在不干胶材料.下表总结了在关键的封装类型的关键要求 粘合剂可加工性方面.封装类型 可加工目标 可加工的好处 固化在<20秒200℃更高的UPH /流程集成为广泛模具的一种材料 尺寸和表面光洁度 库存成本低, 转换 标准金属 引线框架24小时工作生活 减少浪费 固化在<60秒120℃允许使用flexBGA和其他的翘曲敏感基板 无树脂渗出（RBO）让更小的外形设计排列>24小时工作生活 减少浪费可有可无利用现有的胶设备能力共固化底部填充,盖密封,和热界面材料（TIM更高的UPH /流程集成倒装片>24小时工作生活减少浪费粘合层厚度控制在+/- 5微米,无模具倾斜,无粘性流动,无出血能够制造的3-D的包装更薄,更小包低附加温度<0.5秒附上时间,没有治疗或联合治疗,并无需预干燥更高的UPH内存/ CSP“3个月的保质寿命 减少浪费为改善的可加工材料改进的加工需求,一个系列的产品是多样化的需求发达.幸运的是,先进的专有混合化学品表现出很大的希望提供许多THES处理要求.并在存储器的CSP的应用中,使用的膜粘合剂是在具有严格的公差和3-D的包装发现广泛接受需要胶层的很好的控制.快速固化在低,有长工作生活相结合新开发的专有化学品和先进的丙烯酸酯是能够快速,SNAP和“现货”固化,提供显著的性能优势比传统芯片粘接材料.一些产品可以在短短的20秒内固化.这提供了与巨大的灵活性和成本节约的用户相比,传统烤箱固化材料.而这些进步的固化速度可以在不牺牲工作生活来实现.这些产品的大于24小时装置低粘合剂的浪费.柔性材料利用率封装类型的爆炸导致在与材料有关的成本增加库存.装配厂必须储备许多不同的粘合剂,因为不同的表面说完,芯片尺寸或封装尺寸往往意味着选择的材料为一个包装根本另一个无法正常工作.这是标准的金属引线框架式封装尤其如此.再次,混合化学的进步正在使的“理想模量”材料的开发适用于广泛范围的包和模具尺寸.在引线键合,小的芯片需要从芯片粘接剂很好的支持.本需要一个僵硬,或高模量材料.当大的表面面积被接合,还有一个与热膨胀系数差异有关增加的压力.该芯片连接必须是灵活的（具有低弹性模量）以吸收那些应力.因此,为了要利用上的粘合剂范围广泛的芯片尺寸的,它必须有一个“理想的”模量足够低吸收与大型模具和足够高的应力相关接合期间支持小型模具.下面图3示出了新的混合化学在室温显著低应力温度相比,传统的模片固定粘合剂,使它们能够被用于大死.然而,在引线接合温度,他们有足够的刚度,以支持小模,使它们与一个更广泛的芯片尺寸的用途.500×500密耳模,Ailete翘曲2000与8360和8510AA能力共固化多材料某些应用程序使用多个固化物.增强型倒装芯片封装上使用三个固化物-底部填充,盖印章,热界面材料.内存CSP封装经常有两个管芯附着和液体包封剂或模制化合物.一般地,用于材料这些组合所需固化周期是不相容的.其结果是,该汇编必须应用,然后在一个时间,这是一个非常耗时的固化只是一种材料和昂贵的过程.材料正在开发了降低与此相关的成本问题.在增强的倒装芯片应用,一个粘合剂可以用作两个盖密封件和一个热界面材料,需要一个应用程序的步骤和一个固化步骤,而不是两个.在存储器的CSP的应用管芯连接,可以被共固化与市售粘合剂可用的液体密封剂和模塑化合物是正在开发中.这项专利共固化的方法会减少加工时间,提高UPH.图4：芯片堆叠横断面胶层控制,无流量和无出血在存储器中的明显的趋势是朝向三维的包装.这些新形式的要求的粘合剂提供可靠的粘附而不与三维结构的干扰.胶层必须非常严格控制在厚度和倾斜方面,使得堆叠裸片足够平为引线键合.同时,由于这些包有女儿之间的最小间隙死亡边缘,母模焊盘,胶粘剂不能流动.这个解决方案是在利用粘接膜.支持和不支持的薄膜可用于内存提供优良的粘合层厚度的控制,几乎没有晶片倾斜,无流应用.上图说明了这些特质是如何造福于3-D存储器封装.热管理上更小的芯片面积更高的功能已经导致在功率密度急剧增加许多设备类型.其结果是更有效的除热的需要,并且提高了包被设计到该端.耐热增强型倒装芯片,金属引线框架CSP,和BGA封装都专为最大散热.砷化镓芯片和分立器件还具有高功率密度,并且需要高度导热性粘接剂.对热管理材料有多种化学物质的新发展对热管理使用应用程序.粘合剂的一种类型利用了一种新型的液体载体系统结合热固性和热塑性树脂,得到非常高的热导率.增强型翻转CHP包热界面材料增强倒装芯片封装通常需要的背面之间的热界面材料模具和散热器.新颖化学已经开发了提供非常低的堆积和界面电阻,以及优秀的可靠性性能.与BLT热阻为导电TIM和电绝缘为了增强BGA和CSP引线框架封装热管理胶粘剂热增强型BGA和引线框CSP封装提供更高的散热性的相比,他们的非增强对应.因此,虽然具体的要求各不相同,低需要从芯片粘接材料的热阻.在这些情况下,导热改性化学给予所需的增强的性能.离散和GaAs热管理模具胶大多数导电粘合剂利用变硬,或固化,在加热时的液态树脂系统.一个高导热性粘接剂的新家族采用一种新颖的技术,其中的液体载体和固体树脂颗粒结合导热填料.在加热时,液体载体会挥发和树脂颗粒熔化.整个胶层被大大压缩其结果是导电性填料的非常紧密的包装.图6中的照片示出了在传统的模具的胶层中银的堆积密度的差异附着粘合剂相比于一个与此唯一的粘合剂.高填充密度提供了一个更传热效率的路径,因此非常低的热阻.在过去,非常高的热传导率可以仅通过使用SOLF焊料来获得.这种新的家庭材料提供了一个可行的替代方案.Ailete胶层环氧胶层填充包装的比较Ailete胶粘剂的耐热性比较环氧树脂和软钎光电子及光纤包装材料 除了上述传统的半导体一个所描述的特征新一代的组件需要一个完全不同的材料特性.为迅速发展的光电子及光纤设备坊间胶粘剂必须适应具体应用需要的.在一般情况下,有三个压倒一切材料要求.第一,粘合剂必须具有相匹配的组件的折射率,以减少信号损失.其次,它必须有立即被固化,以便组件的能力 瞬间固定到位.最后,该材料必须具有定制粘度因为在某些情况下,这是必要的材料芯和在其他这是非常重要的它不流动.通常,丙烯酸酯或环氧树脂,其能够UV或可见光固化的利用.广泛的材料,现可满足这些多样化的要求,它重要的是,这是进入这个市场的工作半导体封装转包商在这些独特的应用直接与供应商的经验.材料为明天的包装所需要的各种新开发包的苛刻要求决定了材料供应商扩大其范围的化学和格式产品,以满足需求市场.包装工程师应该选择有多种材料供应商满足他们不断变化的需求.