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B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用

微電子器件的封裝通??煞譃闅饷苄院头菤饷苄詢纱箢悇e,其中氣密性封裝主要用于具有空腔結(jié)構(gòu)的金屬、陶瓷外殼的封裝,這類封裝多用在對可靠性要求苛刻的航天、航空、軍事、船舶等領(lǐng)域。

B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用

圖??陶瓷管殼(ACC)封裝的射頻功率器件,來源:Ampleon
然而并非所有具有空腔結(jié)構(gòu)的封裝都必須采用氣密封在形式?;诳涨恍屯鈿さ姆庋b技術(shù)通常被認為是一種準(zhǔn)氣密性封裝(也有稱之為水密性封裝)或非氣密封裝技術(shù),因此,這種封裝技術(shù)通常被排除在對氣密性要求苛刻的應(yīng)用之列,然而在消費類電子及眾多工業(yè)類應(yīng)用中仍有很大的應(yīng)用空間。
B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用
圖? 帶膠蓋板+管殼,來源:佛大華康
所有空腔型外殼的封裝最終都需要對外殼進行密封,以實現(xiàn)對空腔中芯片的保護。采用環(huán)氧類密封膠的粘蓋工藝是空腔型外殼最典型的蓋板密封工藝。

1、環(huán)氧膠粘蓋工藝技術(shù)

環(huán)氧膠粘蓋主要有兩種技術(shù)途徑:
①采用蓋板底部四周預(yù)涂覆B型環(huán)氧膠(B-stage?epoxy)的粘蓋工藝
蓋板上預(yù)涂覆的B型環(huán)氧膠呈半干狀態(tài),非常適合組裝,由于這種密封膠在升溫加熱到一定溫度時半固化狀的膠體粘度迅速降低變成所謂熔融狀態(tài),此時膠體的粘度相對液體密封膠仍然高很多,密封過程中不會出現(xiàn)氣泡問題,但必須在蓋板上施加足夠大的壓力,其密封工藝控制相對簡單。

B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用

B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用
圖??管殼封裝上蓋機,來源:佛大華康
②采用液體密封膠的點膠粘蓋工藝
采用液體密封膠的點膠粘蓋工藝需要通過點膠機或手動方式將液體密封膠分配在空腔型塑封外殼或基板的密封環(huán)上,然后將蓋板放置在外殼上,最后通過升溫加熱使膠體固化而實現(xiàn)密封。膠體固化過程中需要在蓋板表面施加大小合適的壓力,由于升溫加熱時膠體會出現(xiàn)一個粘度快速下降的過程,此時外殼腔體內(nèi)外會存在一個氣體壓差,容易出現(xiàn)氣泡、穿孔等現(xiàn)象,密封工藝控制較為困難。

2、B-stage粘接工藝的特點

B-stage環(huán)氧樹脂中添加A和B兩種固化劑,A固化劑低溫下可以預(yù)固化,B固化劑包裹在微小的熱熔性膠囊內(nèi),高溫下微膠囊熔化,B固化劑開始發(fā)揮作用,進行再固化,完成封裝。

B-stage 粘接工藝在管殼封裝中的應(yīng)用

圖???粘接工藝流程,來源晶化
B-stage粘接工藝可通過大量預(yù)制帶膠蓋板,縮短封裝生產(chǎn)時間,相對于平行縫焊,具有工藝簡單、成本低廉、性能良好的特點,可滿足微波通訊和MEMS類傳感器快速封裝要求。
B-stage粘接工藝與平行封焊工藝對比

項目

膠水粘接

平行封焊

工藝路線

組裝——烘烤固化

組裝——焊接

設(shè)備投入

上蓋機

平行封焊機

材料表面處理

需金屬化

UPH

高,大批量一同固化

低,需逐個封焊

工藝窗口

工藝、材料對氣密性影響大

最大持續(xù)工作溫度

200℃

低于金屬件熔點即可

二次返工

對粘接面要求較低,容易返修

返修質(zhì)量難以控制

材質(zhì)要求

可實現(xiàn)不同材質(zhì)件的粘接

僅限于金屬件

抗振性

較好,膠水可充當(dāng)緩沖層

一般,振動可能會導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)應(yīng)力和松動

氣密性

≤5×10-8Pa·m3/s

≤1.3×10-9Pa·m3/s

綜合成本

陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)鏈從芯片、陶瓷封裝產(chǎn)品(陶瓷外殼、基板及覆銅板等)、封裝環(huán)節(jié)到最終封裝成型的電子產(chǎn)品,如光通信元件、汽車 ECU、激光雷達、圖像傳感器、功率半導(dǎo)體等;設(shè)備方面包括裝片機、固晶機、塑封機、鍵合機、檢測設(shè)備等;材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、金屬漿料、引線框架、包封材料、鍵合絲等;艾邦建有陶瓷封裝全產(chǎn)業(yè)鏈微信群,歡迎陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)鏈上下游掃碼加群與我們交流。
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推薦活動:【邀請函】第七屆陶瓷封裝管殼產(chǎn)業(yè)論壇(11月30日 蘇州)
第七屆陶瓷封裝管殼產(chǎn)業(yè)論壇
The?7th Ceramic Packages?Industry Forum
2023年11月30日
蘇州匯融廣場假日酒店
(虎丘區(qū)城際路21號 近高鐵蘇州新區(qū)站)
01

暫定議題

暫定議

擬邀請企業(yè)

1

半導(dǎo)體陶瓷封裝外殼仿真設(shè)計

擬邀請仿真設(shè)計專家

2

多層陶瓷集成電路封裝外殼技術(shù)發(fā)展趨勢

擬邀請?zhí)沾煞庋b企業(yè)

3

光通信技術(shù)的發(fā)展及陶瓷封裝外殼的應(yīng)用趨勢

擬邀請光通信企業(yè)

4

多層陶瓷封裝外殼的生產(chǎn)工藝和可靠性設(shè)計

擬邀請?zhí)沾煞庋b企業(yè)

5

多層陶瓷高溫共燒關(guān)鍵技術(shù)介紹

擬邀請HTCC企業(yè)

6

電子封裝用陶瓷材料研究現(xiàn)狀

擬邀請材料企業(yè)

7

多層共燒金屬化氮化鋁陶瓷工藝研究

擬邀請氮化鋁企業(yè)

8

HTCC陶瓷封裝用電子漿料的開發(fā)

擬邀請導(dǎo)電漿料企業(yè)

9

多層共燒陶瓷燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)探討

擬邀請燒結(jié)設(shè)備企業(yè)

10

陶瓷封裝外殼的焊料開發(fā)

擬邀請焊材企業(yè)

11

電子封裝異質(zhì)材料高可靠連接研究進展

擬邀請?zhí)沾煞庋b企業(yè)

12

厚膜印刷技術(shù)在陶瓷封裝外殼的應(yīng)用

擬邀請印刷相關(guān)企業(yè)

13

高精密疊層機應(yīng)用于多層陶瓷基板

擬邀請疊層設(shè)備

14

陶瓷封裝管殼表面處理工藝技術(shù)

擬邀請表面處理企業(yè)

15

激光技術(shù)在陶瓷封裝管殼領(lǐng)域的應(yīng)用

擬邀請激光企業(yè)

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陶瓷封裝釬焊工藝介紹

擬邀請釬焊設(shè)備企業(yè)

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半導(dǎo)體芯片管殼封裝及設(shè)備介紹

擬邀請封焊設(shè)備企業(yè)

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全自動高速氦檢漏系統(tǒng)在陶瓷封裝領(lǐng)域的應(yīng)用

擬邀請氦氣檢測設(shè)備企業(yè)

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芯片封裝殼體自動化測量方案

擬邀請檢測設(shè)備企業(yè)

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等離子清洗在高密度陶瓷封裝外殼上的應(yīng)用

擬邀請等離子清洗企業(yè)

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作者 gan, lanjie

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