《eme高级教程》ppt课件

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1、环氧模塑料高级教程目录1.原材料(充填剂/树脂/添加剂)2.模塑料流变性3.成形问题(气孔/冲线/基板倾斜)4.应力(微应力/温度循环/开裂)5.粘附机理6.无后固化7.BGA(BallGridArray)原材料降低收缩率提高韧性增加抗摩擦性降低吸水率增加热导率降低热膨胀系数充填剂充填剂用于控制粘度,提高强度,降低收缩率和热膨胀系数。优点增加重量增加粘度机械加工困难增加介电常数缺点二氧化硅充填剂天然石英纯无定形石英熔融二氧化硅片状充填剂球状充填剂结晶充填剂规则的几何形状高热导适用于功率器件模具易于磨损低α射线充填剂用于存储器的高纯度充填

2、剂,以降低由充填剂引起的芯片失效不规则形状高强度流动性差球形强度低流动性好1900-2500℃树脂系统n环氧树脂n硬化剂交联过程捏合前交联0%模塑料成形后后固化后100%交联固化程度·交联密度取决于树脂类型·交联率%=固化程度·交联过程对温度敏感混合捏合打饼储存解冻成形后固化固化程度树脂类型线形树脂多功能基团双酚型低粘度弹性玻璃化转移温度--Tg定义材料从较硬和相对较脆的状态变成粘稠或橡胶状态的温度。在这个温度范围内,材料的许多物理性质,如:硬度、脆度、热膨胀、比热等,会发生显著、快速的变化。温度长度Tg模塑料流体学粘度粘度粘度增加球形

3、充填剂比例剪切力牛顿流体非牛顿流体流体触变流体胀流型流体水,环氧树脂EME,CRM聚合物增加充填剂含量门尼公式lnηη1=KEφ21-φ2/φmη=系统粘度η1=树脂粘度KE=爱因斯坦常数φ2=充填剂含量(体积)φm=真体积/表观体积(充填剂)注释:高充填剂含量=高粘度片状充填剂的KE值高增加φ2=增加粘度如需要增加充填剂含量而粘度不变化,则必须提高φm如要提高φm,则充填剂必须紧密包装。气孔---原因及对策挥发性物质气孔数量潮湿程度·干燥包装带入的空气气孔数量空气体积·增加饼料紧密度·料桶直径与饼料直径匹配·上下流动均匀·优化排气孔设

4、计成形参数粘度注模时间·提高注模压力·延长凝胶时间·提高粘度·降低模温·优化注模时间175℃165℃冲线冲线=f(粘度,速度)其它因素:·模塑料流动不均匀使金线扭曲·由气泡引起的内部应力变化使金线变形·操作迟缓导致模塑料开始固化·大颗粒的充填剂冲击·金线特性:直径,长度,弧度,强度等冲线对策粘度时间调整注模时间注模速度模温模塑料凝胶时间延长凝胶时间降低催化剂含量降低模温降低粘度降低催化剂含量降低树脂分子量提高模温粘附机理粘着强度机械粘着吸附粘着润湿框架凹槽定位孔扩散力偶极-偶极键偶极引发偶极键物理吸附氢键范德华力化学吸附共价键离子键配位

5、键氢键共价键二氧化硅充填剂接合剂环氧树脂HO-R’HO-R’++-CH3OHSiOHCH30-Si-R-CH-CH2OSi30-Si-R-CH-CH2OSi0-Si-R-CH-CH2-O-R’O润湿性低粘度良好的润湿性高粘度较差的润湿性模塑料模塑料框架框架空气框架表面模塑料应力方程σ=∫E(T)×α(T)dTσ=应力α=热膨胀系数E=模量T=温度σ=(α1-αi)*E1*(Tg-T0)+(α2-αi)*E2*(T1-Tg)α1,α2=热膨胀系数αi=材料热膨胀系数E1,E2=模量Tg=玻璃化温度TO,T1=作业温度(如:T0=室温,T1

6、=模温)环氧树脂IC材料的热膨胀系数10-7246810-62468246810-5硅树脂SiO2CVD-PSGSiN4SiCrystalAlloy42AlAluminumAgSliverCuCopperAuGoldFe,Niα,E,Tg与温度的关系模量曲线膨胀曲线应力曲线α(T)E(T)α(T)×E(T)α(T)E(T)温度Tg开裂应力-温度曲线下面积表示开裂应力框架/芯片/金线/芯片涂层等模塑料应力175℃240℃关键词粘附高温模量热膨胀不匹配蒸气压力开裂应力-封装设计ha应力=β·P·a2/h2P=蒸气压力(kg/mm2)β=系数

7、应力吸收水分(kg/mm2)SOICQFP热冲击应力曲线下面积表示热冲击应力框架/芯片/金线/芯片涂层等模塑料应力-65℃150℃关键词翘曲裂纹铝板倾斜断线芯片表面划伤疲劳断裂分层-鱼骨图框架银浆分层芯片成形机成形工艺流动性环氧树脂/催化剂类型粘度,濡湿性表面状况表面处理清洁污染氧化电镀表面粗糙度设计厚度材料封装/基板/芯片尺寸脱气应力水平粘接厚度吸水性粘附性气孔吸水性脱模性收缩性粘附性蜡,接合剂应力水平低应力剂表面处理表面涂层SiN4/SiO2键合后紫外臭氧固化温度分布自动模/传统模模具清洁饼料预处理成形温度框架预热注模压力/时间模塑

8、料翘曲-鱼骨图银浆&框架材料模塑料封装设计成形工艺翘曲银浆/框架的模量粘接厚度银浆固化温度框架膨胀系数和厚度热硬度玻璃化温度模量热膨胀系数1/2充填剂含量收缩率封装中心至上下表面距离芯片和基板尺寸固化不完全

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