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《微電子封裝中的流體點(diǎn)膠技術(shù)綜述》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、微電子封裝中的流體點(diǎn)膠技術(shù)綜述1引言流體點(diǎn)膠就是以一種受控的方式對(duì)流體進(jìn)行精確分配的過(guò)程。它在食品加工、生物制劑操作和微電子封裝等各個(gè)行業(yè)中都發(fā)揮著重要的作用[2=在上述的各種用途中,微電子封裝對(duì)點(diǎn)膠的性能要求尤為苛刻,不僅要求點(diǎn)出的流體一致性好,而且速度需要達(dá)到每小時(shí)超過(guò)45000點(diǎn)以上。此外,微電子封裝中要使用的流體范圍較廣、黏度變化大,這就要求點(diǎn)膠能夠適應(yīng)各種不同黏度的材料,以方便維護(hù)。點(diǎn)出的膠量大小不均勻就會(huì)造成芯片沒(méi)有準(zhǔn)確定位,經(jīng)過(guò)熱處理以后會(huì)容易產(chǎn)生應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)象,進(jìn)而引起引線之間發(fā)生短路并最終影響產(chǎn)品的合格率。隨著封裝產(chǎn)品的體積縮小,對(duì)點(diǎn)出的流體精確度要求已經(jīng)到了毫克級(jí)。過(guò)
2、去十幾年中,封裝行業(yè)已經(jīng)發(fā)展出時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠、計(jì)量點(diǎn)膠頭點(diǎn)膠等多種技術(shù)3。這些點(diǎn)膠系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上都各自有其特點(diǎn)及局限性。有的強(qiáng)調(diào)易操作性與速度而忽視準(zhǔn)確性和一致性;有的固然達(dá)到較高精度,卻是以操作速度為代價(jià)。至今尚沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)能夠獨(dú)自實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的所有要求,從而提供完整的解決方案。本論文從封裝過(guò)程的實(shí)踐出發(fā),對(duì)當(dāng)前的各種流體點(diǎn)膠技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究,指出了各自在技術(shù)上的優(yōu)缺點(diǎn)以及最終影響點(diǎn)膠質(zhì)量的各種相關(guān)因素。2封裝過(guò)程中的流體點(diǎn)膠技術(shù)圖1為各種點(diǎn)膠技術(shù)的應(yīng)用分布圖可以看出由于時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠方式的操作柔性高、所適用的流體黏度范圍大,目前是封裝過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的點(diǎn)膠技術(shù)。目前采用的點(diǎn)膠技術(shù)可以分成
3、如下幾種。1)時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠技術(shù)見(jiàn)圖2a,由于時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠技術(shù)只采用脈動(dòng)的空氣壓力和針管就能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠,因此超過(guò)70%的點(diǎn)膠系統(tǒng)采用了這種技術(shù)。它在膠體黏度中等大小時(shí)工作最好,能夠點(diǎn)出各種形狀圖案如點(diǎn)、線等。優(yōu)點(diǎn):經(jīng)濟(jì)、操作方便,適用性好,可用于變壓器、磁頭、芯片等各種對(duì)象。缺點(diǎn):采用脈動(dòng)壓縮空氣工作會(huì)加熱膠體并改變其黏度和膠體大?。浑S著針筒內(nèi)的膠量大小改變,點(diǎn)出的膠量會(huì)隨著變化;這種技術(shù)在高速時(shí)難以工作。2)使用計(jì)量點(diǎn)膠頭點(diǎn)膠計(jì)量點(diǎn)膠頭是時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,它采用新的設(shè)計(jì)來(lái)提高點(diǎn)膠性能。這種技術(shù)中有代表性的是阿基米德計(jì)量管點(diǎn)膠和活塞式點(diǎn)膠。阿基米德計(jì)量管(Archimede
4、smeteringvalves)點(diǎn)膠是將膠體放置在計(jì)量管內(nèi)點(diǎn)出,見(jiàn)圖2b。螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的作用力作用在膠體上,使膠體沿著螺線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)膠體流到針頭時(shí)會(huì)由于流動(dòng)面積的限制而產(chǎn)生流動(dòng)阻力。這樣最終點(diǎn)出的膠量大小就由螺桿的運(yùn)動(dòng)作用力和流體阻力決定。另外,從進(jìn)料管流到計(jì)量管中的膠體進(jìn)料過(guò)程由恒定的空氣壓力作用在試管上完成。優(yōu)點(diǎn):可以軟件編程決定點(diǎn)出的膠量;點(diǎn)出的膠量能夠比時(shí)間/壓力型大,可用于變壓器點(diǎn)膠等場(chǎng)合;控制膠量的精確度比時(shí)間/壓力型高;缺點(diǎn):本質(zhì)上和時(shí)間/壓力型點(diǎn)膠技術(shù)相同,點(diǎn)出膠量仍然和膠體的黏度相關(guān)?;钊近c(diǎn)膠(Pistonpump)采用類似活塞-氣缸的機(jī)構(gòu)來(lái)點(diǎn)膠,見(jiàn)圖2c。首先將膠體引入到一
5、個(gè)開(kāi)口的氣缸中,然后由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的活塞會(huì)將氣缸密閉并產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),直到將腔中的流體全部從點(diǎn)膠頭擠出。由于這種方法實(shí)際上控制的是氣缸內(nèi)的流體體積而非流體壓力,這樣就避免了膠體特性變化的影響。不管膠體的黏度如何變化,采用這種技術(shù)點(diǎn)出的膠量能夠始終保持不變。優(yōu)點(diǎn):點(diǎn)出膠量一致性較好。缺點(diǎn):利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)點(diǎn)膠,點(diǎn)膠速度不會(huì)很快;點(diǎn)膠量大小不好調(diào)節(jié);需要專門(mén)設(shè)計(jì)的點(diǎn)膠頭,維護(hù)性較差。3)專用工具點(diǎn)膠專用工具點(diǎn)膠和以上兩種技術(shù)的原理不同,它采用了一些專門(mén)的點(diǎn)膠工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這類方法中,主要有插Pin涂膠(PinTransfer)、印刷點(diǎn)膠(Printing)、流體噴射(Jetting)點(diǎn)膠等方法。插Pin涂膠能
6、夠一次產(chǎn)生出所有的膠點(diǎn)。這種方法首先按照所需要的膠點(diǎn)的形狀位置選擇并排列好Pin腳,然后再將Pin腳在膠水中蘸過(guò)后,直接點(diǎn)在PCB板上,就能得到需要的膠體圖案。印刷點(diǎn)膠原理和插Pin涂膠類似,使用專門(mén)點(diǎn)膠頭來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠。所不同的是印刷點(diǎn)膠一次只能點(diǎn)出一個(gè)點(diǎn),但是它在更換點(diǎn)膠圖案時(shí)比插Pin涂膠更為方便。優(yōu)點(diǎn):這兩種方法的生產(chǎn)率高,主要用于PCB板LCD等大規(guī)模生產(chǎn)線上。缺點(diǎn):不能調(diào)節(jié)點(diǎn)膠量的大小;點(diǎn)膠一致性較差。流體噴射點(diǎn)膠是一種最近發(fā)展出的一種點(diǎn)膠技術(shù)。其基本原理與噴墨打印機(jī)噴墨的原理類似,通過(guò)向流體上施加一個(gè)足夠大的力使得材料能夠自動(dòng)分離。這種技術(shù)并不依靠重力或表面張力來(lái)分離流體因此就點(diǎn)膠頭
7、不必再做垂直運(yùn)動(dòng),點(diǎn)膠速度也大大提高。致動(dòng)器一般由壓電晶體或流體噴射閥(圖3)來(lái)實(shí)現(xiàn),并配有專用的溫度控制裝置。優(yōu)點(diǎn):不需要機(jī)械運(yùn)動(dòng),點(diǎn)膠速度快。缺點(diǎn):適用的流體材料有限;點(diǎn)出的膠點(diǎn)大小固定,不易調(diào)節(jié)。以上對(duì)目前封裝過(guò)程中主要使用的一些流體點(diǎn)膠技術(shù)進(jìn)行了分析。3影響點(diǎn)膠質(zhì)量的因素如前所述,評(píng)價(jià)點(diǎn)膠質(zhì)量主要是準(zhǔn)確性與一致性指標(biāo)。從這兩個(gè)指標(biāo)看,影響最終點(diǎn)膠質(zhì)量的因素有很多,主要是膠體黏度、強(qiáng)度、熱處