如何选择半导体封装材料的工艺参数?

2020-09-12  来自: 西安简序机电设备有限公司 浏览次数:14

半导体业务中的典型供应链, 显示了需要材料表征、材料选择、质量控制、工艺优化和失效分析的不同工艺步骤

热分析在半导体封装行业中有不同的应用。使用的封装材料通常是环氧基化合物(环氧树脂模塑化合物、底部填充环氧树脂、银芯片粘接环氧树脂、圆顶封装环氧树脂等)。具有优异的热稳定性、尺寸稳定性以及良好户外性能的环氧树脂非常适合此类应用。固化和流变特性对于确保所生产组件工艺和质量保持一致具有重要意义。

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通常,工程师将面临以下问题:

聚合物加工工艺参数是什么?

如何控制这个过程?

优化的固化条件是什么?

如何缩短循环时间?

差示扫描量热法(DSC)

通过DSC可以分析环氧树脂的热性能,测量提供了关于玻璃化转变温度(Tg)、固化反应的起始温度、固化热量和工艺最终温度的信息。

DSC曲线显示环氧化合物的固化特征

DSC可用于显示玻璃化转变温度,因为它在给定温度下随固化时间的变化而变化。

DSC 曲线显示玻璃化转变温度

随着固化时间的延长而逐渐增加

玻璃化转变温度(Tg)是衡量环氧化合物交联密度的良好指标。事实上,研发工程师可以通过绘制玻璃化转变温度与不同固化温度下固化时间的关系图来确定合特定环氧化合物的工艺窗口。

 玻璃化转变温度与不同固化温度下的固化时间的关系

如果工艺工程师没有测试这些数据,则生产过程通常会导致产品质量低下

玻璃化转变温度与不同固化温度下的固化时间的关系

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在本例中,制造银芯片粘接环氧树脂使用的固化条件处于玻璃化转变温度与时间的关系曲线的上升部分(初始固化过程)。在上述条件下,只要固化时间或固化温度略有改变,就有可能导致结果发生巨大变化。

结果就是组件在引脚框架和半导体芯片之间容易发生分层故障。通过使用功率补偿DSC,生成上述玻璃化转变温度与温度 / 时间关系曲线,可确定工艺条件。使用此法,即使是高度填充银芯片粘接环氧树脂的玻璃化转变也可以被检测出。这些数据为优化制造工艺提供了极有帮助的信息。

使用DSC技术,可以将固化温度和时间转换至160° C和2.5小时,以此达到优化该环氧树脂固化条件的目的。这一变化使过程稳定并获得一致的玻璃化转变温度值。

DSC 还可以用于确定焊料合金的熔点。用DSC分析含有3%(重量比)铜(Cu)、银(Ag)或铋(Bi)的锡合金。显示的结果表明,不同成分的合金具有非常不同的熔点。含银合金在相同浓度(3%(重量比))下熔点最低。

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