一、什么是貼片(Die Attach)?
貼片,又叫Die Attach,是半導(dǎo)體封裝流程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。它的作用是:
將切割下來的芯片(裸晶粒)牢固地粘貼在封裝基底上,例如引線框架(leadframe)、陶瓷基板或芯片載板(substrate)上。
這個(gè)步驟是后續(xù)如打線鍵合(Wire Bonding)、**封裝成型(Molding)**等工藝的基礎(chǔ)。
二、貼片的目的和技術(shù)要求
? 核心目的:
固定芯片位置:確保芯片在整個(gè)封裝流程中不會(huì)移動(dòng)或傾斜。
熱、電傳導(dǎo)通道:部分貼片材料同時(shí)承擔(dān)散熱和電性連接功能(特別是功率器件)。
承受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力:貼片方式必須適應(yīng)后續(xù)封裝中的熱膨脹、冷卻等過程,防止芯片開裂或脫落。
?? 技術(shù)要求:
貼合位置精度高(特別是大芯片或多芯片封裝,誤差需控制在 ±50μm)。
膠層或焊層厚度均勻,避免出現(xiàn)氣泡或空洞(voids)。
芯片下方有足夠的接觸面積,有助于熱傳導(dǎo)和穩(wěn)固性。
對(duì)于超薄芯片,要控制吸取力量,防止芯片破裂或微裂紋。
三、常見的貼片方法(按材料分類)
1.?銀膠(Ag Epoxy)粘貼方式
這是最普遍的方式之一:
使用含銀顆粒的導(dǎo)電膠將芯片粘在引線框架上。
銀的加入提升了導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。
膠層通??刂圃诩s?5μm 厚。
工藝要求芯片邊緣周圍要有明顯的銀膠溢出痕跡(≥90%的邊緣有溢膠),這樣能確保貼合牢靠、傳熱良好。
應(yīng)用:適用于多數(shù)常規(guī)封裝產(chǎn)品。
2.?共晶焊接(Eutectic Bonding)方式
使用**金-硅(Au-Si)**等共晶材料,通過加熱使其熔融并形成金屬焊接。
熔點(diǎn)一般為370°C左右,需控制好溫度和時(shí)間。
具有很高的可靠性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。
應(yīng)用:多用于高功率、高可靠性芯片,如射頻器件、汽車芯片。
3.?焊錫熔焊(Solder Attach)方式
使用焊錫絲或錫膏加熱熔融來進(jìn)行貼片。
工藝溫度略低于共晶焊(如SnAgCu合金約 220°C)。
速度較快,適用于芯片面積較小的產(chǎn)品。
應(yīng)用:適合大批量、成本敏感型產(chǎn)品。
四、貼片過程控制要點(diǎn)
控制項(xiàng)目 | 關(guān)鍵要求 |
---|---|
膠量或焊料量 | 需精準(zhǔn)控制,防止過多(溢出過大)或過少(粘接不牢) |
芯片定位精度 | 對(duì)于大芯片要求高,誤差需 ≤50μm |
貼合壓力與時(shí)間 | 太大可能破壞芯片,太小可能導(dǎo)致虛貼 |
溫度控制 | 特別是在加熱固化或熔焊過程中,需要精準(zhǔn)控溫 |
溢膠觀察 | 應(yīng)有 ≥90% 周邊出現(xiàn)銀膠溢出現(xiàn)象,用于判定良好貼合 |
五、特殊貼片注意事項(xiàng)
對(duì)于超大芯片:
尺寸大意味著更高的定位精度要求。
易受熱脹冷縮影響,需優(yōu)化膠層或焊層應(yīng)力分布。
對(duì)于超薄芯片:
非常脆弱,容易碎裂或產(chǎn)生微裂紋。
貼片機(jī)必須使用軟吸頭或帶緩沖的真空吸盤,并降低動(dòng)作速度。
六、貼片完成后的檢測(cè)方式
貼片工藝完成后,通常會(huì)進(jìn)行以下檢測(cè):
X光檢查:查看是否有空洞、氣泡、偏移。
截面SEM檢查:驗(yàn)證膠層厚度、溢膠狀態(tài)。
肉眼顯微鏡觀察:確認(rèn)銀膠溢出、芯片中心對(duì)位。
熱阻測(cè)試(尤其是功率器件):評(píng)估熱傳導(dǎo)性能。
七、總結(jié)
貼片(Die Attach)是連接芯片和封裝載體的重要橋梁,是整個(gè)封裝工藝的基礎(chǔ)之一。它不僅關(guān)系到芯片能否“坐穩(wěn)”,還能影響整個(gè)器件的熱性能、電性能和可靠性。
一句話總結(jié):貼片不只是“把芯片粘上去”,而是一門關(guān)于粘接材料、熱力學(xué)、電性接觸和機(jī)械應(yīng)力管理的精密工程。
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