B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

微电子器件的封装通常可分为气密性和非气密性两大类别,其中气密性封装主要用于具有空腔结构的金属、陶瓷外壳的封装,这类封装多用在对可靠性要求苛刻的航天、航空、军事、船舶等领域。

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

图  陶瓷管壳(ACC)封装的射频功率器件,来源:Ampleon
然而并非所有具有空腔结构的封装都必须采用气密封在形式。基于空腔型外壳的封装技术通常被认为是一种准气密性封装(也有称之为水密性封装)或非气密封装技术,因此,这种封装技术通常被排除在对气密性要求苛刻的应用之列,然而在消费类电子及众多工业类应用中仍有很大的应用空间。
B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用
图  带胶盖板+管壳,来源:佛大华康
所有空腔型外壳的封装最终都需要对外壳进行密封,以实现对空腔中芯片的保护。采用环氧类密封胶的粘盖工艺是空腔型外壳最典型的盖板密封工艺。

1、环氧胶粘盖工艺技术

环氧胶粘盖主要有两种技术途径:
①采用盖板底部四周预涂覆B型环氧胶(B-stage epoxy)的粘盖工艺
盖板上预涂覆的B型环氧胶呈半干状态,非常适合组装,由于这种密封胶在升温加热到一定温度时半固化状的胶体粘度迅速降低变成所谓熔融状态,此时胶体的粘度相对液体密封胶仍然高很多,密封过程中不会出现气泡问题,但必须在盖板上施加足够大的压力,其密封工艺控制相对简单。

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用
图  管壳封装上盖机,来源:佛大华康
②采用液体密封胶的点胶粘盖工艺
采用液体密封胶的点胶粘盖工艺需要通过点胶机或手动方式将液体密封胶分配在空腔型塑封外壳或基板的密封环上,然后将盖板放置在外壳上,最后通过升温加热使胶体固化而实现密封。胶体固化过程中需要在盖板表面施加大小合适的压力,由于升温加热时胶体会出现一个粘度快速下降的过程,此时外壳腔体内外会存在一个气体压差,容易出现气泡、穿孔等现象,密封工艺控制较为困难。

2、B-stage粘接工艺的特点

B-stage环氧树脂中添加A和B两种固化剂,A固化剂低温下可以预固化,B固化剂包裹在微小的热熔性胶囊内,高温下微胶囊熔化,B固化剂开始发挥作用,进行再固化,完成封装。

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

图   粘接工艺流程,来源晶化
B-stage粘接工艺可通过大量预制带胶盖板,缩短封装生产时间,相对于平行缝焊,具有工艺简单、成本低廉、性能良好的特点,可满足微波通讯和MEMS类传感器快速封装要求。
B-stage粘接工艺与平行封焊工艺对比

项目

胶水粘接

平行封焊

工艺路线

组装——烘烤固化

组装——焊接

设备投入

上盖机

平行封焊机

材料表面处理

需金属化

UPH

高,大批量一同固化

低,需逐个封焊

工艺窗口

工艺、材料对气密性影响大

最大持续工作温度

200℃

低于金属件熔点即可

二次返工

对粘接面要求较低,容易返修

返修质量难以控制

材质要求

可实现不同材质件的粘接

仅限于金属件

抗振性

较好,胶水可充当缓冲层

一般,振动可能会导致焊接位置出现应力和松动

气密性

≤5×10-8Pa·m³/s

≤1.3×10-9Pa·m³/s

综合成本

陶瓷封装产业链从芯片、陶瓷封装产品(陶瓷外壳、基板及覆铜板等)、封装环节到最终封装成型的电子产品,如光通信元件、汽车 ECU、激光雷达、图像传感器、功率半导体等;设备方面包括装片机、固晶机、塑封机、键合机、检测设备等;材料包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、金属浆料、引线框架、包封材料、键合丝等;艾邦建有陶瓷封装全产业链微信群,欢迎陶瓷封装产业链上下游扫码加群与我们交流
B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

长按识别二维码关注公众号,点击下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入群聊

推荐活动:【邀请函】第七届陶瓷封装管壳产业论坛(11月30日 苏州)
第七届陶瓷封装管壳产业论坛
The 7th Ceramic Packages Industry Forum
2023年11月30日
苏州汇融广场假日酒店
(虎丘区城际路21号 近高铁苏州新区站)
01

暂定议题

暂定议

拟邀请企业

1

半导体陶瓷封装外壳仿真设计

拟邀请仿真设计专家

2

多层陶瓷集成电路封装外壳技术发展趋势

拟邀请陶瓷封装企业

3

光通信技术的发展及陶瓷封装外壳的应用趋势

拟邀请光通信企业

4

多层陶瓷封装外壳的生产工艺和可靠性设计

拟邀请陶瓷封装企业

5

多层陶瓷高温共烧关键技术介绍

拟邀请HTCC企业

6

电子封装用陶瓷材料研究现状

拟邀请材料企业

7

多层共烧金属化氮化铝陶瓷工艺研究

拟邀请氮化铝企业

8

HTCC陶瓷封装用电子浆料的开发

拟邀请导电浆料企业

9

多层共烧陶瓷烧结关键技术探讨

拟邀请烧结设备企业

10

陶瓷封装外壳的焊料开发

拟邀请焊材企业

11

电子封装异质材料高可靠连接研究进展

拟邀请陶瓷封装企业

12

厚膜印刷技术在陶瓷封装外壳的应用

拟邀请印刷相关企业

13

高精密叠层机应用于多层陶瓷基板

拟邀请叠层设备

14

陶瓷封装管壳表面处理工艺技术

拟邀请表面处理企业

15

激光技术在陶瓷封装管壳领域的应用

拟邀请激光企业

16

陶瓷封装钎焊工艺介绍

拟邀请钎焊设备企业

17

半导体芯片管壳封装及设备介绍

拟邀请封焊设备企业

18

全自动高速氦检漏系统在陶瓷封装领域的应用

拟邀请氦气检测设备企业

19

芯片封装壳体自动化测量方案

拟邀请检测设备企业

20

等离子清洗在高密度陶瓷封装外壳上的应用

拟邀请等离子清洗企业

更多议题征集中,演讲&赞助请联系王小姐:13714496434(同微信)

02

报名方式

 

方式一:加微信

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用
王小姐:13714496434(同微信)

邮箱:wanghuiying@aibang.com

注意:每位参会者均需要提供信息

 

方式二:长按二维码扫码在线登记报名

B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

或者复制网址到浏览器后,微信注册报名

https://www.aibang360.com/m/100179?ref=196271

 

点击阅读原文,即可报名!

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):B-stage 粘接工艺在管壳封装中的应用

长按识别二维码关注公众号,点击下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入交流群。

作者 gan, lanjie