传递模注封装和环氧塑封料(EMC)在线视频

我们现在要讲的

前边讲了一级封装 二级封装

讲特别是讲的

主要是讲的一级封装

什么wire bonding

TAB TCP 还有FCB

倒装芯片连接

我们都指的是二级封装

我们现在下边都是

前边讲的都是一级封装

下边我们讲的二级封装

讲到二级封装

就是说你芯片已经安装好了

引线连接也连接好了

你必须形成一个整体

形成一个体的过程

体的过程 体的过程

往里要灌环氧树脂

灌上环氧树脂

才能实现物理的保护

要实现散热防潮

应力缓和等等这些

才能对它起到保护作用

现在我们就看看

一个装好了芯片的一个系统

一个体系如何实现什么

一个狭义的封装的过程

好 我们看看

我们常说的这种

过去的封装形式

就是说你看这是DIP的方式

这是什么 这是密封式的

这是非气密的 这是密封式的

当然我们封装

可以有各种不同的分类方法

我们前边讲的是按一级封装

二级封装来分类的

也可以按照什么

比方这是非气密的

这是气密性封装

什么叫气密性封装

要把芯片

注意 芯片在这

wire bonding出来

芯片 这是芯片

要密封在一个外壳当中

陶瓷外壳当中

里边充上一定的压力

比方说三个大气压

用卫星里边用的东西

你要求它三个大气压

运行时间30年

30年里面这三个大气压

不能降低到1.5个大气压

对它进行密封要求

这种叫做气密性封装

这是非气密性封装

如何看它的封装的外壳

这是陶瓷的封装

这也是陶瓷的封装

那么这个就是什么

就是塑料的封装

气密性的 非气密的 陶瓷的

还有陶瓷封装

还有玻璃封装

什么这种的叫做塑料封装

这又是不同的分类方法

那么根据用途不一样

它分类方法是很多的

我们现在就讲

如何从

安装好了一级封装

过渡到变成二级封装的过程

那么底下这个图

就是典型的叫做球栅阵列的

为什么叫做球栅阵列

你看它是

采取的wire bonding方式

芯片在这

正装片 这是芯片电极

要连在封装基板的铜电极上

通过金丝或者铝丝

中间要灌上环氧树脂

注意 环氧树脂

狭义的封装指的是这个地方

那么通过印制电路板过渡

下边有了焊球

锡球 焊球

通过焊球

再连接在什么

连接在印制电路板上

以便实现整体的功能

那么狭义的封装所指的是什么

就是什么 就是狭义的封装

就是由二维的芯片

最后灌上环氧树脂的过程

现在 我现在就讲

通过灌环氧树脂

怎么实现这种狭义的封装

我们一个做封装的时候

你芯片变成一个封装体的时候

一般采用的是传递模注

我们这里边讲

我们在《材料学概论》当中

讲高分子的

聚合物材料的时候

聚合物的加工有各种方式

有热压方式

有这种模塑

还有吹塑

还有挤压

挤压方式 吹塑方式

我们还有一种方式

常用的做小型器件的时候

用的是传递模注

什么叫做传递模注 注意

这是传递模注机

那么封装用的材料

叫做环氧塑封料 EMC

环氧塑封料

它顾名思义

环氧树脂所组成的

环氧树脂它和固化剂

把环氧树脂和固化剂等

各种各样的材料

大概有二十余种 调好了

做成一个一个的

像药丸一样的东西 大药丸子

保持在一定温度以下

使它不发生反应

把这些环氧塑封料

一个大药丸子

放在传递模注机当中

给它这里边来 放到这里头

放到这里边

一加热 一加热它就变软了

加热到一定温度

加到1600度到1800度

使它发生固化反应

那么这个时候它要变软

变软以后用

传递模注机的什么

压头往下压

注意 往下压

往下压的时候

往这个地方压

一压的时候它流道

沿着流道就走

那么这里边

一个元件 两个元件

放上几十个 上百个

有的情况下是上千个元件

放到这里边来

那么环氧树脂

它就按流道走

走了充满 你看开始走充满

再充满 再充满 再充满

充满完了以后发生固化反应

我们知道环氧树脂

它是热固性树脂

里边放好了固化剂了

它在一定温度下保温

在1600度 1800度保温

一保温它就发生交联反应

一发生交联反应

就形成热固性的树脂

它成形以后

把冲头往上提

打开膜

打开模具以后

这里边就变成一个一个的元件

把边缘 溢料 飞边

把它打掉

切好了就变成一个一个的元件

注意 这一个一个的元件

这露着什么 露着引脚

就可以直接应用起来了

这就是什么

就是狭义的封装过程

用的是传递模注

材料是环氧塑封料

环氧塑封料是热固性的树脂

在加压 加热过程当中

要发生交联

一定要留有足够的时间

使它发生交联反应

一交联反应它就

它互相交联

交联就变成热固性的树脂了

热固性的树脂就固化了

什么叫热固性树脂

什么叫热塑性树脂

大家伙当然很清楚了

酚醛树脂是

这种环氧树脂也是

一般用的是双酚A型的环氧树脂

好了 那么这张图就是

传递模注树脂环氧塑封料的组成

及其各种成份的效果

注意 环氧塑封料

它主要的成份是两种

起主要作用的成份是环氧树脂

和固化剂这两种

那么平常在用的过程当中

把固化剂跟环氧树脂已经配好了

配好的过程

它由于温度不到那个火候

它不会发生反应

保持在一定温度以下

在一固化的时候

加到一定的温度

它会发生固化反应 交联

它这个固化剂

使环氧树脂的

环氧机给它打开

它这一打开了以后

那个环氧机互相一联

就产生链间的交联

一产生链间的交联

它就会产生

变成热固性的树脂

那么按成份上说

其实主要的成份是什么

是填料 填充剂70%

填充料是谁

一定是二氧化硅

二氧化硅有晶态的二氧化硅

有非晶态 熔融态的二氧化硅

那么为什么要加填充剂

待会儿我们还讲

除了固化剂以外

除了环氧树脂

作为粘结剂 固化剂反应

最主要的成份以外

填料的含量是很高的

大概占70%

你看70%到百分之二十几

基本上所剩无几了

其它的3%到7%是什么

是触媒 硬化促进剂

耦合剂 离型剂

阻燃剂 着色剂 还有其它

低应力的添加剂

密封强度的添加剂

挠性的添加剂

加在一块20多种

而且不同厂家

对配方都是保密的

你看我们已封装

那高级的产品的时候

我们就会出现一些问题

表现为什么

里边有气孔 有麻点

有掉渣 有掉面

棱角不完整

等等东西

叫人家一看水平就比较低的

那么如果说是

人家高水平的配方

出来的以后用的量又少

表面的光洁度又非常好

一看就叫人喜欢

我们现在我们分别看看

这些材料当中

在环氧塑封料当中

是起什么作用的

首先我们看二氧化硅

二氧化硅两种

一种是晶态的二氧化硅

一种是熔融二氧化硅

注意 做填料的二氧化硅

一定是取的天然的硅石

天然的硅石 叫做silica

那这种硅石

对它的纯度的要求是非常高的

你如果纯度要求不高

对这种器件会影响

随便举例子来讲

如果它有天然的放射性

有天然的放射性 放α

那么你会把存储的信息怎么样

由0变成1变成0 它就乱了套了

所以对放射性元素的要求

举例子来讲

当然对其它的要求

也是相当相当高的

这里边用晶态的二氧化硅

提高热导率

用熔融态的二氧化硅

要什么

要降低它的热膨胀系数

另外降低价格

提高强度 它特别是不容易吸潮

它要防潮 要散热

要保护

主要是靠二氧化硅

为什么要一定要用二氧化硅

三氧化二铝行不行 不行

氧化锆行不行 不行

那么首先它价格就比较

二氧化硅价格比较便宜

原料很容易得到

而且可以粉碎

粉碎到

这里边除了有晶态的二氧化硅

熔融态的二氧化硅

里边还要填角形的二氧化硅

和球形的二氧化硅

越高水平的环氧塑封料

要求越是球形的

那么二氧化硅

加工出二氧化硅塑封料

或者二氧化硅材料

它价格差别很大

如果是球形的

颗粒度有要求的

最贵的可以到20万一吨

那么你如果是一般

是几百块钱一吨

这里边是差了多少

差了几百倍的样子

所以环氧塑封料

除了我们前边讲的

拉单晶硅的时候

那个石英坩埚

用的高纯度的二氧化硅以外

大规模集成电路里边

所有的容器所用的东西

都是石英做的

那种氧化热处理的管

酸洗槽 碱洗槽

那些硅晶片

一个一个的放在槽里边

做热处理的时候

都是用石英的

不是用石英的行不行

三氧化二铝行不行

氧化锆行不行

其它陶瓷行不行 不行

为什么不行

它容易沾污

整个的工业线上

要有了别的东西

它就沾污那个芯片了

所以硅材料

不光是在半导体上

70%以上都是硅材料做的

那个是硅 那是silicon

那么silicon就是硅石

二氧化硅在半导体集成电路当中

也是大有用场

石英坩埚 各种容器

各种器件 各种抓手

都是用石英做的

那么环氧塑封料

也都是二氧化硅做的

三氧化二铝不行

它介电常数高

介电常数太高不行

二氧化硅的介电常数很低

三点几是非常好的

所以环氧塑封料里边

填料除了二氧化硅以外

没有第二家 没有第二个

正如那个坩埚 石英坩埚

没有第二家

没有第二个是一样的

必须用石英坩埚

里边用的一些仪器

酸洗槽 碱洗槽

那些氧化用的管子

或者是什么

都得用石英的 二氧化硅的

除了二氧化硅 别的都不行

所以我再重复一遍那句话

西方人说硅是上帝赐给人的宝物

这句话在大规模集成电路里边

简直是太确切了 太形象了

那么二氧化硅

作为一个环氧塑封料

还有一个很重要的用途是什么

它可以对环氧树脂

跟你金片的热膨胀系数

它二者不匹配

它有一个补偿作用

我们知道热膨胀系数

跟材料的键强有关系

那么键强如果弱了

它热膨胀系数大

键强如果强了

热膨胀系数就小

硅材料 单晶材料

它热膨胀系数是很小的

而环氧树脂热膨胀系数是很大的

这两者如果弄到一块

一升温 一降温

会对芯片

产生很大的热应力

而二氧化硅 巧了

它的热膨胀系数

正好在硅和环氧树脂的之间

在二者之间

你如果把它填充到

环氧树脂里边去

可以对环氧树脂的大

高的热膨胀系数

起个降低作用

降低到什么程度

降低到跟芯片的热膨胀系数

二者正好相匹配

不相上下

这当然你升温降温的时候

它就可以补偿热应力了

使热应力降的非常小

因此

你看环氧

我们是做电子封装

几大功能我再重复一遍

一个是电子功能的实现

电镀功能的实现

第二是物理保护

第三是散热防潮

降低热应力

尺寸规格号标准化

你这几条再用环氧树脂

环氧塑封料

对芯片进行封装这一点上

体现的非常清楚

它也不吸水 热膨胀系数又匹配

它介电常数又低

所以用环氧塑封料

特别是二氧化硅

作为环氧塑封料

是非常非常有用的

那好了 环氧树脂用的

比较多的是什么

甲酚酚醛系列的

双酚A系列的

脂环型的系列的

它的作用是什么

保护芯片 使其与外界

外气隔绝

确保成形时的流动性

保证树脂的机械电气

热等的基本特性

那么它是树脂固化

那么树脂固化过程

不能产生气泡

那么触媒的作用

加速树脂的反应

提高固化性 保存了稳定性

那么耦合剂

耦合剂也起很大的作用

离型剂高级脂肪酸

天然的合成了

便于从模具中取出

脱模性 树脂完整性

便于钢印不掉渣掉面

都是有这个作用

阻燃剂 用三氧化锑

提高它的阻燃性

当然你要符合那个阻燃标准

当然锑

可能是一个作为重金属

对环境有污染作用

现在逐渐的在排除

但是现在用的比较多

还是三氧化锑阻燃剂

着色剂

比方说我们看到的

芯片

封装好的芯片都是黑色的

我里边加了一些着色炭粉

有的是绿色的

加了一些染料

还有其它应力添加剂

比方说树脂的低应力化

降低弹性模量

应力分散 倒装结构

低应力导

什么树脂的强度密封性

使得树脂的强度下降

密封性下降等等

反正应力缓和

是应力缓和 还要增加强度

还要增加可挠性

提高弹性 增加强韧性等等

所以从环氧树脂

环氧塑封料这里边

涉及到很多很多材料的问题

应该讲那么现在

我们环氧塑封料

我们高级的塑封料

现在我们还是供不应求的

国内的厂家的水平

还是有待提高

特别是随着轻薄短小化

现在对封装提出来

越来越高的要求

你比方说刚才我们说的

我们看这种

这种比较高级的

它用的环氧塑封料是很少的

用在什么地方

只是这种锡球这个地方

底下你看倒装片

在这个地方做under filling

底下拿针头

打进很少的环氧塑封料

要求它流动性很好

不是用大的

不是在上边糊上一块了

往里边加上很少的

环氧塑封料进去

起到一个粘结作用

也起到一个散热什么这些作用

这种填料必须为球型化的

对环氧树脂

对各种添加剂的要求

提出了很高很高的要求

实际上现在

现在我们国家里面

有很多外资的企业

搞封装

你比如说南通富士通

日资企业

生产环氧塑封料的

是一个连云港的汉高

汉高你看着也挺好的

德资公司

全独资给它吸收

独资吸收了

我们既有独立知识产权的

这些企业

我们一定要守好我们的

守好我们的疆土

不要被这些跨国公司收购

收购过去以后

一切都是他的了