陶瓷管座封装是IC芯片与微系统芯片的常见封装形式。其基本工艺流程为:

1)  
划片

2)  
在陶瓷基板上涂胶、贴片

3)  
引线键合前清洗

4)  
引线键合

5)  
封帽

6)  
可靠性测试

下面按照设计规范、操作流程、检验标准与检验实例三部分介绍。

1. 设计规范

(1)  
划片设计规范

Ø    圆片尺寸:最大8英寸。

Ø    划片槽宽度设计:普通硅片版图,槽宽大于等于100mm 键合硅片、玻璃片版图,槽宽大于等于500mm。版图图形一般最好离开划片槽边一定距离,避免划片时图形损伤。

Ø    划片槽标识设计:标识应明显区别于版图图形,以便对准时能迅速准确找到划片槽。可根据需要选择不同的标识形式,如图1所示。

Ø    图形步进尺寸应为10mm的整数倍,图形分布要有规律,最好步进尺寸一致。

Ø    划片槽一定要贯穿整个基片,划片槽不可有交错现象。


(a)                         (b)

 1. 划片槽标识设计

                  (c)

 
 

(2)  
有机胶贴片规范

描述

规则

粘接材料

封装专用环氧树脂

对准精度

£9mm

固化温度

150°C

固化时间

60分钟

热导率(121°C)

0.5W/mK

电阻率

3.5´1015W-cm

剪切强度

按国家相关标准执行

 
 

 
 

(3)  
引线键合设计规范

描述

规则

标准

最小

压焊块材料

AuAl

AuAl

压焊块厚度

Al: ³5000Å

Au: ³5000ÅAu下有³2000Å的粘附层,粘附层材料可以是Cr, Ni

Al: 5000Å

Au: 5000ÅAu下有2000Å的粘附层,粘附层材料可以是Cr, Ni

压焊块边长

100mm

50mm

压焊块中心间距

150mm

100mm

引线键合方式

铝线楔焊,金线楔焊,金丝球焊,金带焊

线径

25mm

线弧高度

250mm

150mm

 
 

(4)  
管座与封帽规范

描述

规范

管座

CDIP,CFP,CQFP,LCCC

封帽方式

有机胶粘接

平行缝焊

平行缝焊管座

CFP F-16 (其他型号管座须提供夹具)

平行缝焊盖板

0.1mm厚

 
 

(5)  
可靠性测试规范

Ø   
引线强度测试:³3克力

Ø   
平行缝焊漏率测试:采用氟油粗检和氦气精检

Ø   
冷热循环:按器件要求

 
 

2. 操作流程与检验标准

(1) 划片

Ø   
贴膜:用SEC3150贴膜机在圆片背面贴蓝膜

Ø   
设置刀片参数

Ø   
测高

Ø   
将样片放置在工作盘上,按C/T开启工作盘真空

Ø   
设置切割方式、切割形状、尺寸等参数

Ø   
校准基线

Ø   
设定切割面

Ø   
切割

Ø   
取片

(2) 管座上涂胶、贴片

Ø   
采用点胶机涂胶

Ø   
手动或半自动贴片

Ø   
固化:固化温度150°C1小时

(3) 引线键合前清洗:等离子体清洗

(4) 引线键合:Westbond 747677E三用压焊机

Ø   
安装引线、劈刀,设置参数

Ø   
实验片拉力测试

Ø   
引线键合

(5a) 有机胶手工封帽

Ø   
涂胶:封装专用环氧树脂

Ø   
封帽

Ø   
固化:固化温度150°C1小时

(5b) 平行缝焊封帽

Ø   
将管座与盖板放入进料箱中

Ø   
对进料箱抽真空/充氮气,共5个循环

Ø   
从工作台内打开进料箱,将管座放入夹具,盖上盖板

Ø   
启动机器进行平行缝焊

Ø   
将完成焊接的样品从工作台侧放入出料箱,关闭工作台侧的箱门

Ø   
打开出料箱门,取出封装后的样品。

(6)  
平行缝焊样品漏率测试

Ø   
氦气精检

?     
在氦气下保压,压力和保压时间根据相关国家标准执行

?     
取出样品,用氮气吹净样品表面

?     
将样品放入氦质谱仪中

?     
测量样品中氦气漏率,漏率应小于阈值,阈值根据相关国家标准执行

Ø   
氟油粗检

?     
将芯片放入轻氟油中保压,压力为4个大气压,保压4小时

?     
将样品放入装有重氟油的低温恒温槽中,如果出现明显的轻氟油油泡说明有漏气存在,否则即为通过测试。

 
 

(7)  
环境测试(包括冷热循环、离心加速度等)

Ø   
将样品放入相应的试验箱中

Ø    
按照不同试验的试验标准设定程序

Ø   
按照设定试验程序执行

Ø   
试验结束, 取出样品测试

 
 

3. 检验标准

(1) 划片:镜检

Ø   
划片崩边小于划片槽, 图形无损伤

(2)  
有机胶贴片:剪切力测试

Ø   
剪切力强度应达到国家相关标准

(3)  
引线键合

Ø   
检查试验片:引线拉力³3克力(f25mm金线或铝线)

(4)  
平行缝焊

Ø   
漏率达到相关国家标准

 
 

(5)  
环境测试:试验条件根据相关国家标准选择

来源:中国科学院

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作者 gan, lanjie