用于微电子封装的电子胶粘剂及其涂覆工艺

1、用于微电子封装的电子胶粘剂及其涂覆工艺摘要：介绍了电子胶粘剂及其涂覆工艺，其所涉及的工艺有大量式点胶 (MassDispensing)，接触式点胶(ContactDispensing)，非接触式点胶，总结了 各种分配技术的优缺点，指出了不同分配技术的适用情况，提出电子胶粘剂涂覆 工艺技术方案。关键词：电子胶粘剂；接触式点胶；非接触式点胶引言在电子工业中，封装是必要工序之一。封装就是把构成电子器件或集成电路 的各个部件按规定的要求合理布置、组装、连接，并与环境隔离从而得到保护的 工艺。其作用是防止水分、尘埃及有害气体对电子器件或集成电路的侵蚀，减缓 振动，防止外力损伤和稳定元件参数。无论是分立器

2、件、集成电路(IC)、大规模集 成电路(VLSI)等半导体元件，还是印刷电路板(PCB)、汽车电子产品、汽车线束、 连接器、传感器等电子元器件，通常在末道工序都要进行封装。由于大多封装是 不可拆卸的，封装的失败就意味产品的报废，从而影响产品成本。因此，电子封 装材料研发已经受到国内外的高度重视.1电子产品使用的易涂覆型导热胶粘剂瓦克化学最新推出一种新的供电子产品使用的导热胶粘剂SEMICOSIL 975TC。 SEMICOSIL 975TC是一种单组分、加成交联型硅橡胶，能在90C的温度条件下 硫化。这种胶粘剂具有电气绝缘性能，能够附着于许多电子设备中使用的基材。 其最关键的性能是高导热性，热

3、导率达4.3W/mK(依据ASTM5470标准)。尽管为 了保障导热性，产品的填料含量较高，但这种硅橡胶仍易于加工。SEMICOSIL 975TC在硫化之前是一种黏稠膏状的抗下垂物质，在剪切力的作用下 可获得流动性能，并可根据加工技术的要求，精确地对这种性能进行调整。这使 SEMICOSIL 975TC能够不同于同类旧产品，只需少量压力，便可轻松输导，进行 线式涂覆。产品不需要事先调匀，便可直接从包装桶(筒)中取出使用。SEMICOSIL 975TC的流变流动性能也可为其它工序带来加工优势。涂覆后的有机 硅在铺设和压紧电子元件时，无需过度用力，便可依附于基材表面，并形成一层 极薄的粘接层，最低

4、可涂覆厚度(胶层厚度)在90100um(可用性视界面设计而定)。 上述特性使SEMI-COSIL 975TC成为电力电子应用领域理想的热界面材料。此类 材料的功能是将位于发动机控制器或LED组件里的绝缘栅双极型晶体管(IG-BT)等 半导体组件固定于散热片，为组件散热。如果不具散热功能，这些电子元件的使 用寿命将有所减损。2胶粘剂的涂覆工艺技术2.1 接触式点胶工艺(ContactDispensing)接触式分配技术是通过针头在z向运动使粘附在针头端部的液滴与基板接触， 依靠液体黏滞性和界面力作用实现液滴向基板的转移。接触式点胶根据其驱动源 不同又可分为：气压驱动的时间压力型，电机驱动的螺杆泵

5、式和电动微注射式两 种。接触式分配技术可操作液体种类广泛，尤其适合分配膏状、浆料类等中高黏 度的液体材料。(1)时间-压力型接触式分配技术，该技术目前使用最广泛，它 是随着SMT的发展最先引入的技术而且被业界广泛接受，使用历史较长。早期时 间-压力型液体分配系统基于气压直接驱动原理工作，即压缩空气直接施加在注射 筒内液体材料上部，并驱使液体从针头内流出。其主要的优点有：结构及原理简 单，使用及维护成本较低；料桶和针头更换方便，通过更换零部件可滴出不同量 的胶液；设备清洗和维修方便；系统灵活，可用点涂不同黏度的胶液。基于气压 直接驱动原理的液体分配过程是一个时变参数动态系统，随着分配过程的进行，

6、 注射筒内原材料将不断减小，气体体积不断增大，这导致在同样的动作时间和压 力下，分配材料体积呈现减小趋势，增大了控制难度，难于点出一致性良好的微 小胶点。此外，空气的可压缩性、控阀的响应特性等严重限制了分配精度和工作 效率的提高。该种方法多用于分配高黏度材料，当流体黏度降低后，面临脉冲式 气压直接击穿液体造成针头虚喷的问题。为了避免气压直接驱动式的缺点，产品 制造商开发了一系列气压活塞操控型液体分配阀，其原理是用恒压空气将液体材 料挤压进分配阀内，用另一路脉冲气压控制活塞的往复振动，当活塞抬起时将打 开流动通道，液体在压力作用下从针头内流出，当活塞落下时将切断液路，已挤 出液体可在基板上形成点

7、、线或图案。和气压直接驱动型相比，该种方法分配效 率较高，液滴体积较小，可分配液体黏度范围较大。如EFD公司的隔膜阀式胶头 点胶速度可达500点/min；滑阀式胶头在大压力驱动下，能够对粘合剂、银浆的 高黏度胶体实现分配；针阀式胶头适用于中低黏度胶体，可点出0.18mm直径的 微滴，在微电子制造等需要精密微量分配场合得到重要应用。（2）螺杆泵式点 胶：又叫阿基米德螺栓法。螺杆泵式点胶分液技术，它是通过螺杆旋转带动胶液 往针嘴处流动，并挤出完成点胶。螺杆泵式点胶在结构上利用伺服电机提供驱动 压力，可以在保持一致性的情况下对黏度较高的胶液进行分液。该胶液分配技术 是目前发展最快的技术之一，在市场上

8、的份额不断增加，而且在很多应用上正替 代时间压力式。这种点胶方式的优点是：适应范围广，可以用来点涂不同黏度的 胶液，该技术驱动力大，适于分配如焊膏、银浆等特高黏度的胶体类材料；胶点 受螺杆旋转和针头直径的影响，因而可以通过调节这些参数，产生不同大小的胶 点以适应不同的需要；螺杆泵不但可以用来产生一系列均匀的胶点，还可以画线 和画出不同轮廓的图案。2.2非接触式喷射滴胶目前非接触式喷射滴胶按其驱动方式不同可分为：气动驱动式喷射点胶和压 电驱动式喷射点胶。喷射点胶技术，通过动量使胶水高速喷射至基板上并形成微 点，由于不再需要针头点胶中用于克服胶水附着实现点胶的z轴运动，喷射技术 大幅度提高了点胶速

9、度。当从一个点胶位置转移到另一个位置的时候，喷射是在 飞行中完成，可以在非常紧凑的区域和非粘胶区域很小的地方等苛刻工况下完成 的点胶操作。由于喷射式点胶技术具有分配速度快，一致性好，液滴微小的特点。 目前在小批量高精度的半导体装配上得到了应用。例如：非接触式点胶在电子行 业如linebar灯条上应用非常广泛。Linebar行业的用胶点在PC透镜与PCB的粘接， 快速定位点胶，单个点点胶速度可以在5ms完成。由于高频电磁阀结构原理的限 制，气动驱动式喷射阀最大工作频率为333Hz。国际上推出气动喷射点胶阀的公 司及相应型号有武藏的Aero-Jet、美国诺信Asymtek的DJ9500、美国泰康公司的 9000、深圳轴心自控有限公司的Jet-6000、Jet-7000等。随后上海力桥自动化有 限公司，常州高凯精密机械有限公司等陆续推出相应产品。压电驱动式喷射点胶 具有响应速度快、输出位移精度高等特点，点胶一致性在2%，最高频率可达 40kHz，主要应用于油墨喷英UV胶喷英银浆喷印中。结语本文介绍了目前电子胶粘剂涂覆工艺发展及应用现状，总结了各种涂覆工艺 的优缺点，指出了不同分配技术的适用情况。如今胶粘接技术为了适应更加苛刻 的工作环境，满足更加精密的技术要求，提出了新的发