培训系列之基片烧结工艺.ppt

基片结工艺 2020 1 15 2 目录 2020 1 15 3 简介 什么是烧结所谓烧结就是用合适的材料将需要结合在一起的物体经高于常温的温度后结合在一起 并达到所需求的电气性能和机械性能 按用途来分类 我所主要有基片烧结 玻珠烧结 芯片管芯烧结 2020 1 15 4 烧结材料分类 合金片焊锡丝主要用于基片烧结 焊锡丝也用于玻珠烧结 烧结材料 导电胶焊膏主要用于芯片管芯烧结 导电胶也用于要求不高的基片 玻珠烧结 本资料只针对综合电路使用较多的合金片 导电胶烧结工艺加以介绍 2020 1 15 5 合金片烧结 合金片烧结的原理 温度 软化点 熔点 合金点 软化区 熔化区 合金区 20 50 合金片烧结与钎焊原理类似 也是在需要连接的两物体之间放入合金片 经过一定的烧结温度后合金片与烧结物之间形成新的合金层 通过金属键连接起来 2020 1 15 6 合金片烧结 高温烧结 基片 腔体 新合金层 基片 腔体 合金片 合金片烧结工艺 一般用于基片烧结 合金片烧结用途 2020 1 15 7 合金片烧结 合金片种类 2020 1 15 8 导电胶烧结 什么是导电胶烧结所谓导电胶烧结就是用导电胶将需要连接在一起的材料或器件 通过热固化后达到所需要的电气性能和机械性能 导电胶主要用于基片 芯片 管芯 玻珠的烧结工艺 2020 1 15 9 导电胶烧结 导电胶组成一般的导电胶由导电填料和粘接剂组成 导电填料主要有银 金 镍 铜 石墨等导电材料 粘接剂主要有环氧树脂 硅胶等 我所现阶段使用的一般为银基环氧树脂导电胶 银主要是粉末状态存在与导电胶中 其含量的不同导致热导率 电导率的不同 因此 使用前必须充分搅拌均匀 2020 1 15 10 导电胶烧结 导电胶烧结原理环氧树脂基和硬化剂起聚合反应 形成格外持久耐用的聚合物分子 有良好的耐热和耐化学介质能力 起粘结作用 银粉均匀填充在其中起到导电和导热的作用 2020 1 15 11 导电胶烧结 导电胶种类 所内使用 2020 1 15 12 2 1导电胶烧结基片工艺 1 目的将电路基片烧结在规定的盒体底板上 主要是软基片 2 要求基片与盒体底板结合应牢固 平整 位置应正确符合设计图纸要求 烧结后基片表面干净 无短路 带线无损伤 2020 1 15 13 导电胶烧结基片工艺 3 操作规程用手术刀将基片沿边框切下 并修理整齐将导电胶从冰箱取出后 放置片刻 用钨针调匀15分钟后待用用小毛笔或钨针将导电胶均匀涂在基片背面和盒体底板上 然后将基片放入盒体底板上 位置准确 将压块压在基片上 再用专用夹具 合适时 固紧 将上述装置放入140 5 的烘箱内 烘4h 进口2h 以上取出 用数字电压表检查微带线与盒体是否短路 若有 可用手术刀轻轻刮掉短路点 用浸泡无水乙醇的棉球擦洗已装基片的盒体 清除导电胶 残留物 2020 1 15 14 导电胶烧结基片工艺 4 注意事项导电胶涂敷均匀 不宜过多 特别注意导电胶通过过孔溢出基片表面 存在过孔的基片一般要求先用导电胶堵孔预烧后再进行烧结 操作过程中应佩戴合适的手套或指套 禁止用裸手触摸基片表面 2020 1 15 15 2 2导电胶烧结玻珠工艺 1 目的用DAD 87导电胶将玻珠烧结在腔体玻珠孔内 2 要求玻珠引线与腔体不短路 玻珠边沿不得凸出或凹进腔体壁 允许略微凹进腔体0 2mm 图1玻珠烧结位置正确 牢固 边沿无导电胶凸出物 清洗干净无油污 多余物等 2020 1 15 16 导电胶烧结玻珠工艺 3 主要步骤导电胶准备待烧结材料清洗涂抹导电胶放置玻珠进指定位置预烧结 30min 清理表面140 烧结4h以上自检 2020 1 15 17 导电胶烧结玻珠工艺 4 注意事项玻珠烧结一般使用DAD 87导电胶 无特殊要求时禁止使用其它型号导电胶 放置玻珠时需要将玻珠玻针与腔体壁保持垂直 禁止使用裸手接触玻珠镀金面 烧结台面需要保持干净 清理玻珠时逐个进行 避免产品降温太多 导致二次升温 影响牢固度 2020 1 15 18 合金片烧结基片工艺 所内 按烧结机器分合金片烧结基片可分为 真空烧结炉烧结 高温烧结箱烧结 加热炉台烧结 合金烧结基片的主要步骤材料清洗合金片切割合金片 基片 夹具的放置烧结冷却 清洗自检 2020 1 15 19 真空烧结工艺 真空烧结工艺 使用DLY TC800D型真空烧结炉进行基片 芯片等的烧结 烧结焊料主要为80Au 20Sn金锡 88Au 12Ge金锗 GaAsCHIPSWITH80Au 20Sn SUBSTRATEANDCARRIERATTACHUSING88Au 12Ge 2020 1 15 20 真空烧结工艺 续1 烧结原理与一般烧结机理相同 只不过烧结气氛不同 处于中性气氛下烧结 在此气氛下能增加焊料的浸润能力 还能消除使用助焊剂 减少空洞率和产品被氧化 中性气氛包括 氦气 氩气 氮气和真空环境 加热金属板 石墨夹具 载体 焊料 芯片 CONDUCTIVERETAINER 铜电极 2020 1 15 21 真空烧结工艺 续2 石墨夹具简介优点 导热率高耐高温热膨胀系数小外层涂炭无碎屑掉落用于解决烧结时元器件的定位和固定 2020 1 15 22 真空烧结工艺 续3 典型的石墨夹具的使用 2020 1 15 23 真空烧结工艺 续4 操作工艺1 将带烧结的基片和壳体用HT 1 酒精分别超声清洗5min 再用去离子水冲洗 然后用氮气充分吹干 再放入85 烘箱烘烤5min 最后放入干燥箱中待用 2 将合金片放在干净的滤纸上用手术刀片切成要求的尺寸 合金片形状尺寸应与带烧结的基片一致 3 将壳体 基板或芯片放入自制的石墨烧结夹具中 并放入真空烧结炉 4 将真空炉的盖子放下 螺丝拧紧准备烧结 真空烧结炉操作依照操作规程进行 5 设置真空烧结炉参数 依照FHO 071 243GK 真空烧结通用工艺 第3 5条进行 6 设置好参数后 开启自动运行按钮 然后按下加热按钮 开始烧结 7 烧结完成后打开充气和排气按钮 开始进行降温 8 待温度降到100 后 可将真空烧结炉盖打开 开始自然冷却 9 待温度降到室温后 取出产品进行自检 2020 1 15 24 真空烧结工艺 续2 高温烧结箱烧结和热台烧结相比真空烧结炉要简单 但基本步骤都相同 只是机器操作规程不一样 这里就不一一介绍 2020 1 15 25 烧结典型缺陷 基材未清洗干净导致烧结不牢固 烧结前应充分清洗干净以保证烧结质量 2020 1 15 26 烧结典型缺陷 烧结基片后空洞率大于10 一般要求小于10 空洞率 2020 1 15 27 烧结典型缺陷 烧结完成后的基片表面或带线的镀层不能破坏露出底材 应上夹具前垫一层复印纸 基片划伤 2020 1 15 28 烧结典型缺陷 烧结基片不应将导