基于PFMEA的集成电路芯片银导电胶粘接工艺可靠性研究

微电子封装中,芯片银导电胶粘接工艺的质量会直接影响集成电路的可靠性。针对银导电胶粘接工艺的可靠性问题,本文提出了一种基于PFMEA的芯片粘接工艺风险识别方法,通过开展潜在失效模式分析,找到了芯片粘接工艺中的高风险环节,并制定了相应控制方法,有效提升了芯片粘接工艺质量,为微电子封装工艺开展PFMEA分析提供参考依据。

大尺寸银纳米片的可控、高效制备及在导电胶中的应用

具有二维片状结构的银纳米片表现出优异的电学、光学和化学性质,广泛应用于电子、催化、生物等领域。化学还原法制备的银纳米片直径通常小于1μm,且产量低。为了解决上述问题,以鸟嘌呤为结构诱导剂,硝酸银为银源,通过化学还原法制备了大尺寸银纳米片,并得到优化的制备条件:在0℃下,滴加速度为1.0~1.3 mL/min,搅拌速度为300 r/min,B液中鸟嘌呤浓度为16.56 mmol/L、AgNO3浓度为0.50 mol/L,在最优条件下制得10~20μm的大尺寸银纳米片,单位体积反应液中银纳米片产量高达15 g/L。X射线衍射(XRD)和Raman光谱测试结果表明,银纳米片的生长机理为鸟嘌呤分子的羰基氧原子选择性吸附于银晶体的(111)晶面,形成包覆,还原生长的银原子沉积于(110)和(100)晶面,横向生长形成银纳米片。以最优条件下制备的大尺寸银纳米片作为填料,分别以二乙二醇单丁醚和乙醇为溶剂制得导电胶,其渗流阈值低至30%~40%(质量分数)。

基于有限元分析的高性能耐高温导电胶的制备及性能研究

针对目前导电胶基体在耐温性方面的瓶颈,选取耐高温、吸湿率低、热稳定性良好的氰酸酯作为基体,以银作为导电填料,通过COMSOL有限元仿真软件中APP开发器功能导入随机分布的导电颗粒代码,建立模型仿真,探究此新型导电胶中导电颗粒形状和大小对导电性的影响。研究结果表明,相比于银球导电胶,银片导电胶模拟的导电性能更好,当银的质量分数达到90%时,银片导电胶的电阻率比银颗粒导电胶低3个数量级。结合仿真结果,加入片状银粉,双马来酰亚胺作为增韧剂,二月桂酸二丁基锡作为固化剂,制备出银片导电胶,其电阻率随着银片含量增加而下降,在银片质量分数为50%~60%时迅速下降至43.9 mΩ·cm,之后变化平缓,胶粘的剪切强度在15 MPa以上,可以承受300℃的高温。

导电胶的研究进展

目的综述电子封装中用于代替锡铅焊料的导电胶的研究进展,对导电胶未来研究方向进行展望,为导电胶的应用提供参考。方法从导电胶的组成、导电机理、类型入手,重点介绍导电胶应用时的关键性能要求与测试方法,并总结近几年在提高导电性、稳定性及降低固化温度、成本等方面的研究进展。结果对导电胶中基体树脂进行改性并选择合适的导电填料(形状、组成),可改善导电胶的固化条件,并提高导电胶的导电性能、黏结性能、耐久性,满足苛刻应用环境下对器件连接高可靠性的要求。结论相比传统铅锡焊料焊接的方式,导电胶具有绿色环保、连接温度低、分辨率高等特点。因此导电胶适用于电子封装与智能包装领域。目前导电胶的研究方向主要为提高导电性、黏结强度以及黏结稳定性。但是在面对固化时间长、耐湿热性弱、成本较高等缺点时,仍需不断优化组成,以满足实际应用要求。

微波多腔体外壳导电胶粘接覆铜板失效原因分析与解决

[目的]某微波多腔体外壳(可伐材料)镀镍/金后,在通过导电胶粘接覆铜板时出现导电胶与可伐腔体不浸润、导电胶开裂、覆铜板从可伐腔体外壳上剥离等不良现象。[方法]通过建立故障树,结合能谱分析、水滴试验和剪切力测试,对上述问题的主要影响因素逐一进行分析。[结果]导电胶粘接失效的主要原因是镀金后浸泡金保护剂工艺参数不当,以及转运过程中所用包装盒上的微量硅油沾污了外壳表面。[结论]在导电胶粘接前对微波多腔体外壳进行化学清洗,以及禁用含硅油的包装盒后,未再出现粘接失效现象。

导电胶加速寿命模型评价方法研究

简要介绍了导电胶的失效模式和机理,设计加速寿命试验对导电胶工艺可靠性开展研究,选取导电胶工艺中的关键参数进行正交试验,确定温度应力作为导电胶贴装失效的加速应力。采用定时截尾方法进行试验,利用Arrhenius模型对试验结果进行分析,建立导电胶加速寿命可靠性评价模型,最终完成了对导电胶加速寿命可靠性模型的评价,为导电胶工艺在半导体集成电路中的应用和可靠性改进提供依据。

基于高导电胶条的电子机箱电磁屏蔽性能研究

为了避免由缝隙而引起的电磁泄漏问题,首先分析了缝隙的泄漏原理,其次基于高导电胶条的屏蔽原理介绍了转移阻抗对机箱屏蔽效能的影响,最后采用电磁仿真软件分析了铝银导电胶条对机箱屏蔽效能的影响。结果表明,缝隙的屏蔽对于电子机箱格外重要,采用铝镀银高导电胶条能够有效提升机箱的屏蔽效能,提升整机抗电磁干扰能力。

一种无溶剂型电子封装用导电胶的研制

为了解决导电胶黏剂因综合性能不足而导致大规模应用的受限,本文以酚醛环氧、多官能环氧为导电胶树脂基体,选用了4,4′-二氨基二苯砜(DDS)作为固化剂,片状银粉作为导电填料,通过调节银粉和固化剂的用量,制备了有良好流变性、导电性、力学性能的导电胶。通过分析测试,得到导电胶的黏度为32 800 mPa·s,触变指数为4.0,体积电阻率为4.34×10^(-4)Ω·cm,剪切强度为17 MPa,热导率为3.96 W/(m·K),Cl^(-)、Na^(+)和K^(+)分别仅为6.79×10^(-5)、6.31×10^(-5)和<10^(-5)。该导电胶综合性能优异,可应用于电子元器件及其他导电导热功能性材料的粘接。

化学还原法制备银粉及其在导电胶中的应用

研究化学还原法制备银粉过程中Ag~+浓度、还原液滴加方式、分散体系对银粉形貌的影响机理,获得一款适合用于导电胶制备的银粉。采用硝酸银为银源,分别以明胶、阿拉伯树胶以及聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP)和明胶混合体系作为分散剂,研究不同分散体系对银粉形貌及粒径等性能。结果表明银粉粒径随着溶液中Ag~+浓度升高呈现变大趋势;不同分散体系制备的银粉形貌差别较大,而粒径差别不大。以明胶为分散剂制备的银粉为规则的球状,以阿拉伯树胶为分散剂制备的银粉为规则的片簇状,以PVP和明胶混合体系作为分散剂制备的银粉形貌为球状与片状的混合。还原液加入方式对银粉粒径也有较大影响,以一次加入方式制备的银粉粒径分布范围较大。此外,银粉粒径随反应温度升高呈现逐渐变大的趋势。通过对比发现最适合用于导电胶制备的银粉为用以阿拉伯明胶单分散体系制备的球状银粉。化学还原法制备银粉过程中,溶液中Ag^(+)浓度、还原液滴加方式以及分散体系均对银粉形貌和粒径有不同程度的影响,用不同形貌的银粉制备导电胶时的体积电阻率有差别。

导电胶在高温老化与温度冲击中的失效模式研究

针对我国航天领域使用较为广泛的HD-903型改性环氧树脂导电胶,本研究采用高温老化和温度冲击来加速导电胶在服役环境中的变化,从而对导电胶的可靠性展开研究。在试验过程中,通过对导电胶试样的形貌组织进行观察,并测量其体积电阻率和芯片剪切强度,通过其性能的变化来反映导电胶内在变化的规律。研究结果表明:在150℃下老化过程中,导电胶的体积电阻率先下降随后不断增加,同时芯片剪切强度先升高后下降。高温老化5000 h后体积电阻率相比老化前增加81.0%,芯片剪切强度为老化前的56.5%。温度冲击3000次后,导电胶的体积电阻率较试验前升高77.2%,芯片剪切强度仅为试验前的13.8%。分析认为,导电胶在高温老化中主要发生银粉的氧化和树脂基体的老化,一方面破坏银粉与树脂基体之间的界面结构,另一方面树脂基体的老化使其发生严重松弛,引起体积电阻率的大幅提高和胶体强度的下降。在温度冲击过程中,由于导电胶与芯片、可伐镀金基板的热膨胀系数存在差异,由此在交变应力载荷作用下引发粘接接头的蠕变和疲劳,先后在接头靠近芯片一侧和靠近基板一侧分别产生裂纹并逐渐扩展,最终造成接头强度的大幅度降低。

稳定剂对导电胶膜性能的影响

本文介绍了导电胶膜作为连接材料的优势以及存在的问题,并提出了解决方案。制备了添加不同含量稳定剂的导电胶膜样品,并对其进行了性能表征,结果表明通过添加稳定剂可以提高导电胶膜的储存稳定性,从而解决了导电胶膜由于储存稳定性差导致运输和使用不便的问题。

太阳能叠瓦组件用导电胶黏剂的研制

针对叠瓦组件对导电胶黏剂的要求,研制了基于丙烯酸基体树脂的单组分导电胶。对导电胶的粘度和触变性能,存储期和可操作时间,固化速度,黏结性能,导电性能等进行了全面表征。结果表明研制的导电胶具有杰出的综合性能。将导电胶用于叠瓦组件的粘接,并验证组件的功率,组件功率接近理论功率。制备的导电胶在商业化的叠瓦组件上具有较为广阔的应用前景。

导电胶粘接片式器件的接触电阻试验研究

微波电路包含大量的片式电容、电阻,绝大部分采用导电胶粘接的装配方式。针对导电胶粘接片式器件的接触电阻进行了试验研究,分析了接触电阻对微波电路性能的影响机理,从电极材料、固化参数、导电胶量方面进行了试验研究。结果表明,片式器件电极材料是导致接触电阻变大的主要原因,固化参数对接触电阻变大有一定的影响。固化时间越长,接触电阻越稳定,粘接所用导电胶的胶量对接触电阻变化没有影响。可以通过采用Au/Ag电极材料、适当增加固化时间、在器件电极端头与基板焊盘之间压接金带来减小接触电阻。

高频波导组件复杂连接面导电胶粘接工艺

高频波导组件对构成波导腔的上、下壳体复杂连接面的电连接质量要求极其苛刻,尤其是在Ka频段及以上,常规的工艺方法难以满足高频波导产品的装配要求。分析了高频波导组件特点及装配工艺性,提出了一种涂覆针头内径选择及涂覆路径设计方法,解决了复杂连接面导电胶涂覆不均匀和漫溢的问题。基于导电胶涂覆量的量化控制及工艺参数优化,实现了高频波导功分盖板与壳体复杂连接面的高质量电连接,满足了组件对损耗、驻波指标的高要求。经历200次温循试验,仍满足波导组件的工艺指标及电指标要求,验证了工艺方法的可靠性。

导电胶条自动排序滑动力学分析和数值仿真

导电胶条应用广泛,目前主要采用人工方式包装。自动排序是导电胶条实现高效自动包装的前提,但由于其材质和长扁条形状特点,不易实现自动排序,采用放料、滑动、梳理、导向等系列环节组合流程的自动排序方案是一种有效的方法。其中胶条滑动环节的设置就是使胶条在惯性、重力、斜滑板支承、下斜气浮和空气阻力的联合作用下,使胶条在下滑过程中逐步趋向于一定的姿势和基本的稳定状态。基于试验观察和摩擦学、力学理论,分析了胶条滑动过程的运动、受力和稳定性特性;提出了阻力畸变和动态稳定性概念,并应用于稳定性分析过程,推导出胶条滑动过程动态稳定性条件和计算关系式。滑板斜角和摩擦因数是滑板机构及影响胶条滑动环节特性的两个主要参量,通过定性分析和数值仿真,分析了滑板机构参量对滑动加速度和稳定性的影响特性。分析指出,通过适当调整滑板斜角和摩擦因数两个参量,可以实现胶条滑动趋向一定角度范围内的竖直向下姿势和动态稳定,并给出了参量调整选择范围,对自动排序装置中的滑板机构设计和具体参量调整具有重要的指导意义。

耐400℃高温氰酸酯导电胶的制备与性能

为了解决芯片密封封装时管壳高温焊接导致的芯片脱粘、封装内产气等问题,本工作首次以耐高温氰酸酯树脂为基体、高纯片状Ag粉为填料,制备了耐400℃高温的氰酸酯导电胶。微观结构分析结果表明,片状Ag颗粒在氰酸酯基体中随机分布,形成了较好的导热导电网络,且去除Ag粉表面有机物可以有效抑制氰酸酯导电胶粘接固化后气泡和裂纹的产生。热性能分析表明氰酸酯导电胶具有优异的热稳定性,其在300℃下的失重率仅有0.06%,400℃下的失重率小于0.3%,远低于目前公开报道的导电胶在相同温度下的失重率。氰酸酯导电胶的玻璃化温度(Tg)为240℃,低于和高于Tg时的热膨胀系数分别为51.2×10^(-6)/℃和162.2×10^(-6)/℃,具有较宽的使用温度范围。环境实验和力学性能测试表明,氰酸酯导电胶具有优异的粘接性能和环境适应性,330℃固化后的导电胶在环境测试后平均芯片剪切强度高达18.4 MPa。本工作制备的氰酸酯导电胶具备优异的综合性能,对电子封装用高温导电胶的研发和应用具有重要的参考价值。

不同形貌镀银铜粉导电胶的制备及表征

采用凝胶法制备了高导电率导电胶,其导电填料为基于铜粉的树枝状、片状和球状镀银铜粉。通过四探针测试仪,测量了导电胶的体积电阻率,表征了导电胶的导电性能。采用旋转流变仪和万能拉力机得到导电胶的黏度和剪切强度,分析了导电胶的流变特性和力学性能。结果表明:三种形貌中,由于树枝状粒子的接触点最多且导电通道数量大,使得相同含量下,树枝状镀银铜粉导电胶的导电性能最优。在180℃下添加量为70%的树枝状镀银铜粉导电胶,固化时间2 h,拉拔附着力和黏度为19 MPa和1.08×10^(6) mPa·s,最佳体积电阻率为3.5×10^(-4)Ω·cm。研究结果为制备高性能导电胶提供了可行的方案。

环氧导电胶的反应动力学及其应用

碳系环氧导电胶在电子工业领域应用广泛,其反应动力学研究具有重要理论和应用价值。本研究采用非等温差示扫描量热法(DSC)探究其固化反应的动力学过程。利用Kissinger极值法获得了该导电胶的表观活化能为57.6 kJ/mol,并由Starink等转化率法获得该导电胶活化能随固化度的变化情况,研究发现,该导电胶的活化能随着固化度增大而增大,但平均活化能接近57.6 kJ/mol。采用Sestal-Berggren自催化模型和改进的变活化能模型对导电胶的固化过程进行模拟,结果表明,改进的变活化能模型理论计算和实验数据具有良好的一致性。在此基础上,初步探讨了动力学方程在该导电胶恒温固化过程中的应用。

有机硅导电胶粘剂的性能研究

选用二维片状银粉、纳米一维球状银粉复配用作导电填料,制备了一种单组分加成型有机硅导电胶粘剂。通过电学测试、扫描电镜(SEM)、拉伸剪切测试、流变测试等方法,对其体积电阻率、微观形貌、拉伸剪切强度、固化特性和表观黏度等进行分析。研究结果表明:选用多维导电填料复配制备的导电胶可以良好固化,二维片状银粉占比的增大使得导电胶的弹性模量有小幅上升,均稳定在106~107Pa之间,使导电胶具备基本的力学强度;随着二维片状银粉占比增大,一维球状银粉占比减少,有机硅导电胶的导电性逐渐增强,然而粘接性逐渐变差,通过调整银片与银球的比例可实现二者的平衡,为有机硅导电胶的性能优化提供了一种可行性方法;导电胶的表观黏度随二维片状银粉占比的增大而升高,多维导电填料并用便于调控导电胶的黏度,结合温度调控,可有效调控导电胶的黏度,实现更大范围的工艺应用。

高性能环氧树脂各向同性导电胶膜研究进展

环氧树脂导电胶膜作为一种新型导电复合材料,不仅克服了传统锡铅焊料污染环境的缺陷,还有效解决了当前常用液体导电胶缺胶漏胶和厚度不均一等问题,可实现电子元器件与基材线路板之间的大面积精细化黏接。在当前节能减排的关键攻坚期以及未来复杂多变的国际局势下,环氧树脂导电胶膜因其高导电导热能力和具备良好黏接性等优点,具有广阔的应用前景。从环氧树脂导电胶膜的研究现状出发,总结了环氧树脂导电胶膜的组成、制备以及导电填料在树脂基体中的导电机理。