để lại lời nhắn
Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi và muốn biết thêm chi tiết, vui lòng để lại lời nhắn tại đây, chúng tôi sẽ trả lời bạn sớm nhất có thể.
Phương pháp hàn mềm gắn chip là một quy trình ghép nối được sử dụng rộng rãi trong đóng gói chất bán dẫn công suất. Nó tạo ra cả liên kết cơ học và đường dẫn nhiệt điện giữa chip bán dẫn và khung dẫn, chất nền đồng, chất nền gốm hoặc đế module. Vì lớp gắn chip ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tản nhiệt, điện trở, ứng suất cơ học và độ tin cậy của bao bì, nên việc kiểm soát ổn định lượng chất hàn, độ thấm ướt, độ dày đường liên kết, độ nghiêng của chip, môi trường và hệ thống làm mát là rất cần thiết.
Hướng dẫn ứng dụng này giải thích phương pháp gắn chip bằng hàn mềm được sử dụng ở đâu, quy trình hoạt động như thế nào, những lỗi nào cần được chú ý nhất và những khả năng nào của thiết bị cần được đánh giá trước khi lựa chọn giải pháp sản xuất.
Phương pháp hàn mềm gắn chip sử dụng hợp kim kim loại có điểm nóng chảy thấp, thường dựa trên thiếc và kết hợp với các nguyên tố như bạc, chì, indi hoặc bismuth, để tạo thành mối nối luyện kim giữa mặt sau của chip và đế giữ gói. Trong thuật ngữ hàn, kim loại phụ có nhiệt độ nóng chảy dưới 450°C thường được phân loại là chất hàn mềm.
Quá trình này được hoàn thành dưới sự kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ, thời gian, lực ép và môi trường. Sau khi chất hàn tan chảy và phủ lên cả hai bề mặt, cụm lắp ráp được làm nguội để làm cứng mối nối. Lớp vật liệu tạo thành phải truyền nhiệt và dòng điện đồng thời chịu được ứng suất nhiệt cơ học do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt của chip, chất hàn và vật liệu nền.
Phương pháp hàn mềm gắn chip thường được lựa chọn cho các gói linh kiện điện tử yêu cầu đường dẫn nhiệt hiệu quả và kết nối mặt sau đáng tin cậy. Các ứng dụng điển hình bao gồm:
Tính phù hợp của chất hàn mềm phụ thuộc vào cấu trúc bao bì, nhiệt độ hoạt động, yêu cầu chu kỳ nguồn, tiêu chuẩn tuân thủ, lớp mạ kim loại nền và chi phí mục tiêu. Đối với các ứng dụng có nhiệt độ mối nối đặc biệt cao hoặc yêu cầu chu kỳ nguồn khắt khe, cần phải đánh giá thêm các công nghệ gắn chip thay thế.
Trình tự chính xác sẽ khác nhau tùy thuộc vào dạng mối hàn và thiết kế bao bì, nhưng một quy trình tự động điển hình bao gồm các giai đoạn sau.
Bước 1: Làm nóng sơ bộ khung chì hoặc chất nền
Khung dẫn hoặc chất nền được đưa vào rãnh gia nhiệt hoặc trạm hàn. Gia nhiệt sơ bộ giúp giảm sốc nhiệt, hỗ trợ quá trình nóng chảy của chất hàn và chuẩn bị khu vực hàn để đảm bảo độ bám dính ổn định. Trong một số hệ thống hàn mềm liên tục, vùng gia nhiệt có thể hoạt động trong phạm vi 300-400°C; nhiệt độ cài đặt thực tế và nhiệt độ giao diện phải phù hợp với hợp kim hàn, khối lượng gói và cấu hình nhiệt yêu cầu.
Bước 2: Cấp và tạo hình mối hàn
Một lượng chất hàn được kiểm soát sẽ được đưa đến vị trí gắn. Khi sử dụng dây hàn hoặc dải hàn, thiết bị sẽ cắt hoặc cấp một chiều dài xác định theo kích thước khuôn và lượng chất hàn cần thiết. Sau đó, một dụng cụ tạo hình hoặc khuôn dập có thể trải đều chất hàn nóng chảy thành hình dạng có thể lặp lại trước khi đặt khuôn.
Bước 3: Lấy khuôn, căn chỉnh và đặt vào vị trí
Một đầu kẹp hút chân không sẽ lấy riêng từng chip ra khỏi tấm wafer hoặc giá đỡ. Hệ thống thị giác xác định vị trí chip và vị trí mục tiêu, áp dụng hiệu chỉnh căn chỉnh và đặt chip lên lớp hàn nóng chảy hoặc đã được chuẩn bị với lực điều khiển.
Bước 4: Hình thành liên kết và làm nguội
Nhiệt độ, thời gian giữ và lực đặt được kiểm soát để thúc đẩy quá trình làm ướt và liên kết luyện kim. Sau đó, cụm linh kiện được di chuyển qua vùng làm mát được kiểm soát để chất hàn đông cứng mà không gây ra sự dịch chuyển, nghiêng hoặc ứng suất dư quá mức của chip.
Bước 5: Kiểm tra và xác minh quy trình
Tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất, việc kiểm tra có thể bao gồm xác minh vị trí khuôn, đo độ nghiêng khuôn, đánh giá đường liên kết, kiểm tra bề mặt và phân tích tia X để phát hiện các lỗ rỗng. Dữ liệu quy trình cũng có thể được liên kết với mã nhận dạng sản phẩm để đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc.
Các tùy chọn cấp liệu hàn phổ biến
| Dạng hàn | Đặc điểm chính | Sử dụng điển hình |
| Dây hàn | Cấp liệu cuộn liên tục và điều khiển chiều dài có thể lập trình. | Sản xuất số lượng lớn với kích thước khuôn dập đồng nhất. |
| Dây hàn | Hình dạng phẳng và chiều rộng được kiểm soát | Các định dạng bao bì hoặc khuôn cụ thể |
| Mối hàn định hình sẵn | Hình dạng và thể tích được xác định | Các ứng dụng yêu cầu kiểm soát thể tích hàn chặt chẽ. |
| Keo hàn | Được in hoặc phát trước khi đặt | Các quy trình đặc biệt hoặc cấu hình chất nền |
4.1 Kiểm soát khoảng trống
Các lỗ rỗng là một trong những vấn đề chất lượng quan trọng nhất trong lớp hàn gắn chip vì chúng làm gián đoạn dòng nhiệt và có thể tạo ra các điểm nóng cục bộ. Chúng có thể là kết quả của khí bị kẹt, sự thấm ướt không hoàn toàn, ô nhiễm bề mặt, phân bố thể tích chất hàn kém hoặc cặn dễ bay hơi khi sử dụng chất dán hoặc vật liệu chứa chất trợ hàn.
Các biện pháp thực tiễn nhằm giảm thiểu khoảng trống bao gồm:
4.2 Kiểm soát quá trình làm ướt và oxy hóa
Để tạo ra một giao diện luyện kim liên tục, cần có khả năng thấm ướt tốt. Mối hàn bị oxy hóa, lớp mạ kim loại trên chip hoặc bề mặt khung dẫn có thể gây ra hiện tượng không thấm ướt, độ phủ không hoàn chỉnh và độ bền liên kết không ổn định. Các đường dẫn được gia nhiệt kín, lưu lượng khí nitơ được kiểm soát, giám sát hàm lượng oxy thấp và quy trình chuẩn bị bề mặt được kiểm định giúp giảm thiểu các khuyết tật liên quan đến quá trình oxy hóa. Khí tạo hình có thể được sử dụng trong các quy trình đạt tiêu chuẩn, nhưng thành phần khí và các biện pháp kiểm soát an toàn phải tuân theo các yêu cầu của thiết bị và nhà máy.
4.3 Độ dày đường liên kết và độ nghiêng của chip
Độ dày đường hàn ảnh hưởng đến điện trở nhiệt, phân bố ứng suất và độ tin cậy cơ học. Sự thay đổi quá mức cũng có thể dẫn đến hiện tượng nghiêng chip, ảnh hưởng đến việc hàn dây dẫn và hình dạng bao bì ở các bước tiếp theo. Thể tích chất hàn lặp lại, quá trình tạo hình được kiểm soát, lực đặt chính xác, điều kiện kẹp giữ và làm mát ổn định đều rất quan trọng để duy trì mối hàn đồng nhất.
4.4 Nhiệt độ, Lực và Thời gian
Cần xây dựng phạm vi quy trình phù hợp với từng loại hợp kim, kích thước khuôn, khối lượng sản phẩm và độ hoàn thiện bề mặt cụ thể. Các giá trị sau đây hữu ích như một tham chiếu ban đầu về khả năng của thiết bị hơn là các thiết lập sản xuất chung:
| Tham số | Phạm vi minh họa | Ảnh hưởng chính |
| Khu vực xử lý được gia nhiệt | Khoảng 300-400°C trong một số hệ thống. | Quá trình nóng chảy, thấm ướt, oxy hóa và hình thành lỗ rỗng của chất hàn |
| Lực liên kết hoặc lực đặt | Khoảng 30-500 g trong phạm vi quy trình nguồn. | Sự lan rộng của chất hàn, độ dày đường liên kết, độ nghiêng của chip và ứng suất trên chip |
| Thời gian gắn kết hoặc thời gian lưu trú | Vài giây, tùy thuộc vào quy trình | Sự thấm ướt và hình thành mối nối luyện kim |
| Mức oxy | Kiểm soát nồng độ oxy thấp; một số hệ thống nhắm đến mức dưới 200 ppm. | Ngăn ngừa quá trình oxy hóa và tính lặp lại của quy trình |
| Vấn đề đã quan sát | Nguyên nhân có thể xảy ra | Phản hồi quy trình |
| Đi tiểu nhiều | Khí bị kẹt, nhiễm bẩn, khả năng thấm ướt kém, hàm lượng chất dễ bay hơi quá cao, cấu hình nhiệt không phù hợp | Cải thiện công tác chuẩn bị bề mặt, kiểm soát môi trường, lập hồ sơ nhiệt, kiểm soát thể tích chất hàn và xác minh bằng tia X. |
| Độ nghiêng của khuôn | Phân bố chất hàn không đều, lực ép không nhất quán, kẹp hoặc dụng cụ tạo hình bị mòn, chuyển động trong quá trình làm nguội | Ổn định quá trình tạo hình mối hàn, lực đặt, điều kiện dụng cụ và làm mát |
| Lớp hàn không đủ | Lượng thiếc hàn thấp, lỗi cấp liệu, không thấm ướt, vị trí mục tiêu không chính xác | Hiệu chỉnh chiều dài dây cấp liệu, kiểm tra bề mặt, xác minh sự căn chỉnh của hệ thống quan sát và theo dõi hình dạng mối hàn. |
| Thiếc hàn tràn ra | Lượng thiếc hàn dư thừa, lực ép quá mạnh, nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ nhiệt quá lâu. | Giảm lượng chất hàn, tối ưu hóa lực ép và siết chặt kiểm soát nhiệt độ. |
| Ca làm việc | Vị trí đặt không ổn định, dòng chảy hàn quá mức, rung động hoặc làm mát không kiểm soát. | Tối ưu hóa chuyển động đặt, thời gian giữ, độ ổn định khi vận chuyển và làm mát |
| Quá trình oxy hóa hoặc không thấm ướt | Nồng độ oxy cao, bề mặt bị ô nhiễm, lớp mạ kim loại hoặc hình dạng không phù hợp. | Cải thiện việc giám sát môi trường, làm sạch, khả năng tương thích vật liệu và phát triển hồ sơ sản phẩm. |
Một hệ thống sản xuất hoàn chỉnh phải phối hợp việc xử lý khuôn, cung cấp chất hàn, xử lý nhiệt, kiểm soát môi trường và kiểm tra. Các hệ thống con chính thường bao gồm:
Danh sách kiểm tra lựa chọn thiết bị
| Khu vực lựa chọn | Câu hỏi để xác nhận |
| Khả năng tương thích giữa bao bì và chất nền | Xác nhận chiều rộng khung dẫn, định dạng dải, loại chất nền, dòng sản phẩm đóng gói và phương pháp gia nhiệt. |
| Phạm vi khuôn và tấm bán dẫn | Kiểm tra kích thước tối thiểu và tối đa của chip, độ dày chip, kích thước wafer, định dạng khung wafer và khả năng đẩy chip ra khỏi đế. |
| Vật liệu và hình dạng chất hàn | Kiểm tra khả năng tương thích của hợp kim và xem máy có hỗ trợ dây, ruy băng, phôi hoặc chất dán hay không. |
| Hiệu suất vị trí | Đánh giá độ chính xác, độ lặp lại, khả năng kiểm soát lực, tốc độ quay của khuôn và thời gian chu kỳ thực tế cho sản phẩm mục tiêu. |
| Khả năng xử lý nhiệt | Xem xét lại thiết kế vùng gia nhiệt, độ đồng đều nhiệt độ, kiểm soát công thức, thời gian giữ nhiệt và độ ổn định khi làm nguội. |
| Kiểm soát khí quyển | Xác nhận việc làm kín buồng, hỗ trợ khí nitơ hoặc khí tạo hình đạt tiêu chuẩn, giám sát oxy, hệ thống xả và thiết kế an toàn. |
| Kiểm soát chất lượng | Đánh giá các tùy chọn đo độ nghiêng của chip, kiểm tra hình dạng mối hàn, tích hợp tia X, cảnh báo, SPC và khả năng truy xuất nguồn gốc. |
| Thay đổi và bảo trì | Xem xét lại các yêu cầu về thay thế dụng cụ, chuyển đổi công thức, tiếp cận vật tư tiêu hao, vệ sinh và bảo trì phòng ngừa. |
| Tích hợp nhà máy | Xác nhận các giao diện đầu vào và đầu ra, yêu cầu MES hoặc SECS/GEM, định dạng dữ liệu và các ràng buộc về bố trí đường dây. |
Phương pháp hàn mềm gắn chip vẫn là một quy trình quan trọng trong đóng gói bán dẫn công suất vì nó kết hợp hiệu suất nhiệt và điện tốt với nền tảng sản xuất đã hoàn thiện. Kết quả đáng tin cậy không chỉ phụ thuộc vào hợp kim hàn mà còn vào điều kiện bề mặt, kiểm soát thể tích hàn, môi trường, cấu hình nhiệt, lực đặt chip, căn chỉnh chip và làm mát có kiểm soát.
Khi đánh giá một hệ thống sản xuất, thiết bị cần phải phù hợp với định dạng bao bì, phạm vi chip và wafer, dạng hàn, mục tiêu năng suất, kế hoạch kiểm tra và yêu cầu tích hợp nhà máy. Khả năng của quy trình cần được xác minh bằng các thử nghiệm ứng dụng chứ không chỉ lựa chọn dựa trên các thông số kỹ thuật chính.
HYRNUS Cung cấp thiết bị đóng gói bán dẫn và hỗ trợ cấu hình theo quy trình cho sản xuất thiết bị điện. Khám phá thêm về chúng tôi. thiết bị hàn khuônCác giải pháp cho nền tảng gắn chip tương thích và các mô-đun quy trình hỗ trợ.
Đối với việc đánh giá quy trình cụ thể cho từng gói sản phẩm, cấu hình thiết bị hoặc yêu cầu tích hợp dây chuyền, Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi Với kích thước chip, định dạng wafer, loại bao bì, vật liệu hàn, công suất mục tiêu và yêu cầu chất lượng của bạn.
Câu hỏi thường gặp
Nó tạo ra kết nối cơ học, nhiệt học và thường cả điện học giữa chip bán dẫn và khung dẫn, chất nền hoặc đế module.
Các lựa chọn phổ biến bao gồm dây hàn, dải hàn, phôi hàn và kem hàn. Việc lựa chọn phụ thuộc vào thiết kế bao bì, dung sai thể tích hàn, năng suất và quy trình sản xuất.
Các lỗ rỗng làm gián đoạn đường truyền nhiệt và có thể tập trung nhiệt độ ở các khu vực cục bộ. Kích thước, vị trí và sự phân bố của chúng cần được đánh giá bằng phương pháp kiểm tra tia X.
Nó có thể phù hợp với một số thiết kế bao bì, nhưng các ứng dụng có nhiệt độ mối nối cao và chu kỳ hoạt động khắc nghiệt thường yêu cầu so sánh với bạc thiêu kết hoặc các vật liệu kết dính tiên tiến khác.
để lại lời nhắn
Quét mã để gửi đến WeChat :
Quét để gửi qua WhatsApp :
