无氧化烘箱及封装测试烘烤工艺

  为满足半导体封装测试行业对无氧化烘烤的需求，宏展科技多年来根据该行业的使用习惯、材料特性、工艺流程、烘烤的难点、烘烤出现的问题；进口设备价格高昂、供货周期长、售后不完善等，结合该行业专家共同推出此系列产品。此系列烘箱具有功能齐全、烘烤效果好、使用方便、易于操作、价格经济、货期短、售后及时等特点；该系列无氧化烘箱，于2015年推出至今已获得国内外多家半导体企业的高度认可。

  无氧化烘箱适用对象有半导体、光电元件、能原材料、通讯产品、机电产品等作无氧化干燥、固化、焊接、退火等高温处理。封装测试；所有的LeadPKG、BGA、MCM；光刻工艺有机聚合物膜预固化、坚膜；银浆固化、模后固化、电镀退火；基板除潮、晶圆干燥退火等。

无氧化烘箱特点:

1、密封性设计：内材质用SUS304不锈钢板，整个内桶用氩弧焊满焊，防止空气进入烘箱内，同时节省惰性气体；

2、外部防尘处理：外材质为SPCC钢板经过苏打水清洗后粉体烤漆处理；

3、节能：保温材质为高密度纤维棉，保温效果好；

4、分层结构设计：内箱层板高低可调，可自由取出；

5、移动自由：箱体有活动脚轮，可任意推动和固定位置；

6、高效过滤器：安装耐高温高效过滤器，获得洁净的烘烤环境，高达Class100；（选配）

7、内循环风设计：强制送风内循环，确保温度均匀；

8、氮气预热结构设计；

9、快速降温系统：配备冷却系统，加速降温，可减少等待时间，提高效率；（选配）

10、宽泛的温度范围选择；

11、极低的氧含量达20ppm。

封装工艺介绍：

一、封装的作用

芯片封装主要具备以下四个方面的作用：固定引脚系统、物理性保护、环境性保护和增强散热。

1.固定引脚系统

  要让芯片正常工作，就必须与外部设备进行数据交换，而封装*重要的意义便体现在这里。当然，我们不可能将芯片内的引脚直接与电路板等连接，因为这部分金属线相当细，通常情况下小于1.5微米（μm），而且多数情况下只有1.0微米。但通过封装以后，将外部引脚用金属铜与内部引脚焊接起来，芯片便可以通过外部引脚间接地与电路板连接以起到数据交换的作用。

  外部引脚系统通常使用两种不同的合金——铁镍合金及铜合金，前者可用于高强度以及高稳定性的场合，而后者具有导电性和导热性较好的优势。具体选用何种引脚系统可根据实际情况来定。

2.物理性保护

  芯片通过封装以后可以免受微粒等物质的污染和外界对它的损害。实现物理性保护的主要方法是将芯片固定于一个特定的芯片安装区域，并用适当的封装外壳将芯片、芯片连线以及相关引脚封闭起来，从而达到保护的目的。应用领域的不同，对于芯片封装的等级要求也不尽相同，当然，消费类产品要求*低。

3.环境性保护

  封装的另一个作用便是对芯片的环境性保护，可以让芯片免受湿气等其他可能干扰芯片正常功能的气体对它正常工作产生不佳影响。

4.增强散热

  所有半导体产品在工作的时候都会产生热量，而当热量达到一定限度的时候便会影响芯片正常工作。而封装体的各种材料本身就可以带走一部分热量。当然，对于大多数发热量大的芯片，除了通过封装材料进行降温以外，还需要考虑在芯片上额外安装一个金属散热片或风扇以达到更好的散热效果。

二、封装对产品及企业的竞争力影响

  封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。封装技术的好坏，直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(PrintCircuilBoard，印刷电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。

  封装所涉及的面很广，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等，其中烘烤和固化环节及工艺其是广东宏展科技一直以来的研究方向，聘请半导体行业专家及工程师共同设计，目前设计出适合封装工艺要求的烘烤设备无氧化烘箱、洁净烘箱、真空烘箱、恒温恒湿试验箱、高低温冲击试验箱、高低温试验箱、温度循环试验箱等一系列环境试验产品，且已成功服务国内外企业4500多家。

三、封装的功能

  封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。

四、电子封装类型

1、从使用的包装材料来分，我们可以将封装划分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装；

2、从成型工艺来分，我们又可以将封装划分为预成型封装(pre-mold)和后成型封装（post-mold）；

3、从封装外型来讲，则有SIP(singlein-linepackage)、DIP(dualin-linepackage)、PLCC(plastic-leadedchipcarrier)、PQFP(plasticquadflatpack)、SOP(small-outlinepackage)、TSOP(thinsmall-outlinepackage)、PPGA(plasticpingridarray)、PBGA(plasticballgridarray)、CSP(chipscalepackage)等等；

4、按**级连接到**级连接的方式来分，则可以划分为PTH(pin-through-hole)和SMT（surface-mount-technology）二大类，即通常所称的插孔式（或通孔式）和表面贴装式。

五、半导体封装用环氧树导电胶

  大部分集成电路都要使用芯片粘接用材料，而环氧树脂导电胶(简称银胶)是*常见的粘着剂材料。广泛使用于芯片粘着剂的高分子材料可分为环氧树脂(EPOXY)，聚亚醯氨(POL-IMIDE)和硅氧烷聚亚醯氨(SILOX-ANEPOLY．IMIDE)。

1、环氧树脂之化学特性：

  环氧树脂芯片粘着剂的基材是以表氯烷(EPICHLOROHY-DRIN)和双对酚甲烷(BISPHENOLA)聚合反应而成的树脂为基材。环氧树脂属热固性树脂，可以在低温低压下快速硬化。

  环氧树脂与催化剂作用而成键结，或称熟化。通常环氧树脂芯片粘着剂是与氨作用氧环打开后再形成一新键结。熟化后的芯片粘着剂分子链上的分枝长度与数目增加，分枝*后扩展至分子链之间与另一段分子链将之连接在一起，此时所有的链以三维空间的交连链键结，整个聚合物变为一个大分子，而呈现高粘着强度。

2、银胶的组成要素

  熟化后的芯片粘着剂的物理化学特性取决于树脂与催化剂的选择与组合，是*主要的组成要素。但是芯片粘着剂所需的各种特性并非仅由这2种要素组成；因此，需将其它物质加入以达到所需的特性。所以在完整的方程式中，应包含下列要素中的3种或更多种的组合，使其能达到*佳的性能表现。

(1)树脂。树脂的选择通常会影响制程特性、性能特性和化学反应性。

(2)催化剂。催化剂与树脂的不同组合会影响化学反应性，称之为触媒，引发聚合反应。

(3)填充剂。填充剂的选择会影响制程特性，比如黏度和流动性；还会影响热应力特性、热传导、机械强度和电传导性。一般银胶含银量为70％～80％，大量的银粉填充剂可大大降低树脂的收缩现象。

(4)弹性剂。属于性质改质剂。弹性特质可用降低键结密度来达到，通常是使用较高分子量的树脂得以实现。但要使弹性特质有重大改变，则必须在配方上做结构性调整，如使用富弹性的树脂、富弹性的催化剂或弹性调整剂。

(5)稀释剂。在树脂系统中可用来降低黏度的物质称为稀释剂。稀释剂可分为反应型及非反应型。

(6)加速剂。加速剂的添加是为缩短烘烤时间及烘烤温度。常用的加速剂有环烷酸钴、二乙苯铵及二甲苯铵。

六、引线框架|裸铜框架的烘烤工艺

烘烤引线框架的问题：发黄发红 发紫

影响引线框架烘烤变色的因素：

1、无氧化烘箱温度（温度高低、分布均匀性、温度波动度）

2、车间湿度3、升温速度

4、烘烤时间

5、降温速度（影响效率）

6、氮气纯度（氧含量）

7、镀层：厚度、材料

烘烤不佳会影响：引线框架氧化、变色、引线附着、焊接

七、聚酰亚胺薄膜烘烤工艺

聚酰亚胺薄膜用途：光刻胶、提高粘合性、层间绝缘等

八、封装固化工艺

温度：175℃±5

保护气体：氮气

九、封装切筋后老化工艺

温度：140~150℃

保护气体：氮气，防止氧化

十、银浆固化工艺

温度：175℃

保护气体：氮气