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1、半导体封装导电型黏着材料半导体封装导电型黏着材料半导体封装导电型黏着材料半导体封装导电型黏着材料 银胶银胶银胶银胶 目的: 本课程为银胶之制造流程介绍与其 应用，主要目的为使新进工程师瞭解银胶接合 之物性及其制造流程。在选择材料时掌握其特 性或发生问题时能依据物性及制造流程，迅速 查找解决 点，有效解决问题。 前言前言前言前言 银胶接合剂的成分 Epoxy adhesive composition 银胶接合剂是为了将芯片固定在基板或钉架所使用之接合剂，有含银填料 (Filler)之导电性型与含氧化硅(Silicon)或铁弗龙(PTFE)填料之绝缘型两种。 导电性型与绝缘型的填料是完全不同。导电
2、性型一般是使用银粉。银粉 有球状、树枝状、鳞片型等形态，这些银粉的混合技术是决定银胶接合剂的各种 特性的重点。 绝缘型的填料虽只要是绝缘粉末即可，但大部分使用热传导性较佳之氧 化硅或铁弗龙。一般银胶接合剂是1025g装的注射筒(Syringe)， 保存于-18 银胶接合剂的成分 Epoxy adhesive composition 银胶接合剂是为了将芯片固定在基板或钉架所使用之接合剂，有含银填料 (Filler)之导电性型与含氧化硅(Silicon)或铁弗龙(PTFE)填料之绝缘型两种。 导电性型与绝缘型的填料是完全不同。导电性型一般是使用银粉。银粉 有球状、树枝状、鳞片型等形态，这些银粉的混
3、合技术是决定银胶接合剂的各种 特性的重点。 绝缘型的填料虽只要是绝缘粉末即可，但大部分使用热传导性较佳之氧 化硅或铁弗龙。一般银胶接合剂是1025g装的注射筒(Syringe)， 保存于-18C冷 冻库中。 C冷 冻库中。 银胶接合剂的成分表 項目項目導電型導電型絕緣型絕緣型 主劑主劑環氧環氧(Epoxy)樹酯樹酯環氧環氧(Epoxy)樹酯樹酯 硬化劑硬化劑胺胺(Amine)系系胺胺(Amine)系系 填填銀銀氧化矽氧化矽,鐵弗鐵弗 银胶键结示义图银胶键结示义图银胶键结示义图银胶键结示义图 银胶接合剂成分的功能 Epoxy paste composition function 控制黏度,热膨涨
4、系数和导电/导热度Control of Viscosity,CTE and Electrical/Thermal Conductivity 填料Fillers 聚合树脂Polymerization of Resin 催化剂 Accelerators 聚合树脂Polymerization of Resin烘烤剂/硬化剂 Curing Agents/Hardeners 控制黏度Viscosity Control稀释液Diluents 黏着强度Adhesion树脂Resins 目的PURPOSE组成原料INGREDIENT 银胶接合剂烘烤的化学性质 Cure chemistry for Epoxy
5、system O R C C + X R O R C C + X R Hydroxyl Group (hydrophilic) O H R C C X R Hydroxyl Group (hydrophilic) O H R C C X R Epoxide Group Hardener Crosslinking reaction between the epoxide group and the hardener X = phenol amine anhydride Epoxide Group Hardener Crosslinking reaction between the epoxide
6、 group and the hardener X = phenol amine anhydride 微差扫瞄热量曲线图 DSC curve (differential scanning calorimetrycurve) 微差扫描热量曲线图是指银胶接合剂热性质对加热速率或 时间变化曲线图。藉由银胶接合剂对加热速率或时间变化曲线，提 供给客户作烘烤条件设置之参考。 弯曲弹性系数 Modulus of Flexure Elasticity 所谓弯曲弹性系数是指将硬化后之银胶接合剂，进行定量 之弯曲时，藉由银胶接合剂撤消的反作用力计算出来。也就是当产 品进行热循环(Heat Cycle)实验时，银
7、胶接合剂对芯片生成的应 力。因此要防止产品破坏取低弯曲弹性系数较有利。 银胶制造流程 Epoxy adhesive Manufacturing Process 包装出货 退出 材料是否合 乎规格? 入料测试规格 (物理性/功能性) 依入料检验结 果作处置 材料送至至生产线 制造制造 最终检验及 测试 最终检验规 格 依最终检验 结果作处置 装填至胶管 成品是否符 合规格? Material Review Board (MRB) No No Yes 客户规格 Yes 原材料收料 开始 入料检验 其它原材料 检验 由于银粉和氧化铝及铁弗龙非常 薄及平坦很难加以量测或无法量测其 银粉 尺寸大小，所以
8、一般以光扫描机来计算其 银粉尺寸大小。 一般通常以平均表面积，来作为 银粉的量测值。 以下为505 和 505MT 平均表面积: 5050.74 m2/g 505MT0.61 m2/g 原材料的入料检验 Raw Material Incoming Inspection 原材料之秤重 Raw material weighing 原材料如主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)经过原物料检 验合格后，依 原材料之秤重 Raw material weighing 原材料如主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)经过原物料检 验合格后，依 据其所需调配之比重，以天平加以秤重 。据其所需调配
9、之比重，以天平加以秤重 。 主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)之混合 Epoxy and Hardness(Amine) and Filler(Silver flak) mixing 主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)经过检验后及 以天平秤重后，随即 倒入混合搅拌机。作搅拌混合之动作。 混合搅拌机一边抽真空，一边搅拌，以防空气慎入混合之 材料中。以免造成混合 不均匀和气泡之情形生成。 制程中之黏度检验 Viscometer for in Process viscosity check 经搅拌混合主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)必须以黏度测 试机(一般均使用
10、 E 型黏度计)来测试其黏度。是否合乎客户要求之黏度规格。 制程中之黏度检验 Viscometer for in Process viscosity check 经搅拌混合主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)必须以黏度测 试机(一般均使用 E 型黏度计)来测试其黏度。是否合乎客户要求之黏度规格。 注射筒之装填 Syringe Filling 经搅拌混合主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉) 经过黏度检验合乎客户要求规格后，随即以装填机装将混合完成之 银胶接合剂。依造订单所需之重量，装填至注射筒内。 银胶接合剂之出货检验 Epoxy paste Final Test 黏度最终检
11、验 Viscometer for final viscosity check 银胶接合剂出货时，必须以黏度测 试机测试其黏度。来决定银胶接合 剂其使用期限及是否合乎客户制程 上黏晶机所要求的工作能力。以达 到合乎客户要求之黏度规格。 推晶强度能力最终检验 Die share for final check 银胶接合剂出货时，必须以推晶强 度测试机测试其推晶强度黏度。来决定银 胶接合剂之接合强度是否合乎客户所要求 之推晶能力。 302 Stainless Steel Strip Bond Joint Resistance Adhesive Gold Plating V i Cross Secti
12、on Area Glass Slide Adhesive Length V i Conductivity Principles - Volume Resistivity Test Conductivity Principles - Bond Joint Resistivity Test Conductivity Principles - Volume Resistivity Test Conductivity Principles - Bond Joint Resistivity Test 电性量测 Epoxy paste Electrical measure 银胶接合剂出货时，必须做以下之量
13、测。以确认其电性之阻抗值合乎 客户要求规格。 Conductive AdhesiveUnitQMI516DW1241-82ASG1244-65CQMI509MV1234- 100A ApplicationLaminateLaminateLaminateLeadframeLeadframe Filler TypeSilverSilverSilverSilverSilver Filler 因此其它物质被添加 以达到所须的特质.所以在完整的方程序中,应包含下列要素中的三种 或更多种的组合,使其能达到最佳性能表现: 树脂:通常会影响制程特性.性能特质和化学反应性 催化剂:与树脂的不同组合会影响化学反应
14、性,一般称之为触媒,引发聚 合反应. 填充剂:会影响制程特性,比如黏性和流动性;还会影响热应力特性.热传 导.机械强度和电传导性.一般银胶含银量为70%80%.大量的银粉填充剂 可大为降低树脂之收缩现象. 弹性剂:属于性质改质剂.弹性特质可用降低键结密度来达成,通常是以使 用较高分子量的树脂即可达成.但要在弹性特质有重大改变,则必须在配方 上做结构性调整,如使用富弹性的树脂.使用富弹性的催化剂或弹性调整剂. 稀释剂:在树脂系统中可用来降低黏度的任何物资.稀释剂可分为反应性及 非反应性. 加速剂:加速剂的添加是为缩短烘烤时间及烘烤温度.常用的加速剂如环烷 酸钴.二乙苯铵及二甲苯铵 熟化条件: 热
15、风循环式烤箱熟化: 一般环氧树脂芯片黏着剂均可于1小时在150.C至180.C的 范围内达到完成地熟化. 快速热化 (Fast Cure) 快速热化是被定义为黏着剂可于5至15分钟在100.C至200.C 的范围内达到完成地熟化 瞬间热化 (Snap Cure) 瞬间热化是被定义为黏着剂可于30至90秒钟在150.C至225.C 的范围内达到完成地熟化 由上式可知,要减低应力之生成,可由下列方向着手: 1. 降低银胶层之弹率2. 降低银胶烘烤温度3.加大银胶层厚度 黏着剂的应力吸收能力可间接由曲率 (RADIUS OF CURV-ATURE,ROC)量 测技术表示出来一个高应力吸收能力的黏着剂
16、能呈现较大的曲率值. r2=(r-x)2+(L/2)2 L/2L/2L/2L/2 x x x x r r r r- - - -x x x x r r r r r=(x2+(L/2)2)/2x r=曲率之半径x=振幅长度L=横切长度 影响曲率因素 温度膨胀系数: 芯片与导线架的温度膨胀系数差距愈大则曲率值愈小. 烘烤温度: 黏着剂若在室温热化,则曲率值将呈现无限大. 晶粒尺寸: 较大尺寸晶粒其曲率值将会较小. 黏着层厚度: 较厚之黏着层其曲率值将会较大. 芯片与导线架的厚度: 较厚之芯片与导线架曲率值将会较大. 烘烤条件 Cure Condition 烘烤条件的考量，在银胶接合剂为重要的一环。如果烘烤时间过长，在 制程中会影响产品制程太长及增加烤箱能源的耗用情形。 一般烘烤条件可依厂商提供之微差扫瞄曲线(DSC Curve)来设置其烘烤温 度。(温度
