培训系列之基片烧结工艺课件

亚光电子员工培训系列微波技术研究所 陈锡佩 编制基片结工艺基片结工艺基片结工艺目录导电胶烧结工艺2典型缺陷4合金片烧结工艺3 3烧结原理及材料3 12024/8/62目录导电胶烧结工艺2典型缺陷4合金片烧结工艺33烧结原理及材简介v什么是烧结 所谓烧结就是用合适的材料将需要结合在一起的物体经高于常温的温度后结合在一起，并达到所需求的电气性能和机械性能。按用途来分类，我所主要有基片烧结、玻珠烧结、芯片管芯烧结。2024/8/63简介什么是烧结 2023/8/203烧结材料分类合金片合金片焊锡丝焊锡丝主要用于基片烧结，焊锡丝也用于玻珠烧结烧结材料烧结材料导电胶导电胶焊膏焊膏主要用于芯片管芯烧结，导电胶也用于要求不高的基片、玻珠烧结本资料只针对综合电路使用较多的合金片、导电胶烧结工艺加以介绍本资料只针对综合电路使用较多的合金片、导电胶烧结工艺加以介绍2024/8/64烧结材料分类合金片烧结材料导电胶本资料只针对综合电路使用较多 合金片烧结合金片烧结的原理温度软化点熔点合金点软化区熔化区合金区2050合金片烧结与钎焊原理类似，也是在需要连接的两物体之间放入合金片，经过一定的烧结温度后合金片与烧结物之间形成新的合金层，通过金属键连接起来。2024/8/65 合金片烧结合金片烧结的原理温度软化点熔点合金点软化区熔化区合金片烧结 高温烧结基片腔体新合金层基片腔体合金片 合金片烧结工艺，一般用于基片合金片烧结工艺，一般用于基片烧结。烧结。v合金片烧结用途合金片烧结用途2024/8/66合金片烧结 高温烧结基片腔体新合金层基片腔体合金片 合金片烧结v合金片种类合金片种类合金片熔点烧结温度用途使用情况63Sn37Pb铅锡183230通用基片烧结较多96Sn4Ag锡银221260通用基片烧结一般80Au20Sn金锡280高可靠，GaAs基片、芯片等烧结较少88Au12Ge金锗360高可靠，陶瓷基片烧结较少2024/8/67合金片烧结合金片种类合金片熔点烧结温度用途使用情况63Sn3导电胶烧结v什么是导电胶烧结什么是导电胶烧结 所谓导电胶烧结就是用导电胶将需要连接在所谓导电胶烧结就是用导电胶将需要连接在一起的材料或器件，通过热固化后达到所需要的一起的材料或器件，通过热固化后达到所需要的电气性能和机械性能。电气性能和机械性能。导电胶主要用于基片、芯片、管芯、玻珠的导电胶主要用于基片、芯片、管芯、玻珠的烧结工艺。烧结工艺。2024/8/68导电胶烧结什么是导电胶烧结2023/8/208导电胶烧结v导电胶组成导电胶组成 一般的导电胶由一般的导电胶由导电填料导电填料和和粘接剂粘接剂组成。组成。导电填料主要有导电填料主要有银银、金、镍、铜、石墨等导、金、镍、铜、石墨等导电材料。电材料。粘接剂主要有粘接剂主要有环氧树脂环氧树脂、硅胶等。、硅胶等。我所现阶段使用的一般为我所现阶段使用的一般为银基环氧树脂银基环氧树脂导电导电胶。银主要是粉末状态存在与导电胶中，其含量胶。银主要是粉末状态存在与导电胶中，其含量的不同导致热导率、电导率的不同。的不同导致热导率、电导率的不同。因此，使用前必须充分搅拌均匀。因此，使用前必须充分搅拌均匀。2024/8/69导电胶烧结导电胶组成2023/8/209导电胶烧结v导电胶烧结原理导电胶烧结原理 环氧树脂基和硬化剂起聚合反应，形成格外环氧树脂基和硬化剂起聚合反应，形成格外持久耐用的聚合物分子，有良好的耐热和耐化学持久耐用的聚合物分子，有良好的耐热和耐化学介质能力，起粘结作用；银粉均匀填充在其中起介质能力，起粘结作用；银粉均匀填充在其中起到导电和导热的作用。到导电和导热的作用。2024/8/610导电胶烧结导电胶烧结原理2023/8/2010导电胶烧结v导电胶种类（所内使用）导电胶种类（所内使用）导电胶型号特点用途典型固化温度和最小时间DAD-87（国产）单组分，用前搅拌15min基片、玻珠140（4h）DA-5100单组分，用前搅拌15min基片140（2h）100（10h）H20E双组分，使用前配制（重量1：1）管芯、芯片150（5min）120（15min）80（3h）H20-175双组分，使用前配制（重量1：1）管芯、芯片180（1h）150（2h）2024/8/611导电胶烧结导电胶种类（所内使用）导电胶型号特点用途典型固化温2.1导电胶烧结基片工艺1.目的目的v将电路基片烧结在规定的盒体底板上（主要是软将电路基片烧结在规定的盒体底板上（主要是软基片）。基片）。2.要求要求v基片与盒体底板结合应牢固、平整、位置应正确基片与盒体底板结合应牢固、平整、位置应正确符合设计图纸要求，烧结后基片表面干净、无短符合设计图纸要求，烧结后基片表面干净、无短路、带线无损伤。路、带线无损伤。2024/8/6122.1导电胶烧结基片工艺1.目的2023/8/2012导电胶烧结基片工艺3.操作规程操作规程v用手术刀将基片沿边框切下，并修理整齐用手术刀将基片沿边框切下，并修理整齐v将导电胶从冰箱取出后，放置片刻，用钨针调匀将导电胶从冰箱取出后，放置片刻，用钨针调匀15分钟分钟后待用后待用v用小毛笔或钨针将导电胶均匀涂在基片背面和盒体底板上，用小毛笔或钨针将导电胶均匀涂在基片背面和盒体底板上，然后将基片放入盒体底板上然后将基片放入盒体底板上,位置准确。位置准确。v将压块压在基片上，再用专用夹具（合适时）固紧。将压块压在基片上，再用专用夹具（合适时）固紧。v将上述装置放入将上述装置放入140 5的烘箱内，烘的烘箱内，烘4h(进口进口2h)以上取出。以上取出。v用数字电压表检查微带线与盒体是否短路，若有，可用手用数字电压表检查微带线与盒体是否短路，若有，可用手术刀轻轻刮掉短路点。术刀轻轻刮掉短路点。v用浸泡无水乙醇的棉球擦洗已装基片的盒体，清除导电胶、用浸泡无水乙醇的棉球擦洗已装基片的盒体，清除导电胶、残留物残留物2024/8/613导电胶烧结基片工艺3.操作规程2023/8/2013导电胶烧结基片工艺4.注意事项注意事项v导电胶涂敷均匀，不宜过多，特别注意导电胶通导电胶涂敷均匀，不宜过多，特别注意导电胶通过过孔溢出基片表面。过过孔溢出基片表面。v存在过孔的基片一般要求先用导电胶堵孔预烧后存在过孔的基片一般要求先用导电胶堵孔预烧后再进行烧结。再进行烧结。v操作过程中应佩戴合适的手套或指套，禁止用裸操作过程中应佩戴合适的手套或指套，禁止用裸手触摸基片表面。手触摸基片表面。2024/8/614导电胶烧结基片工艺4.注意事项2023/8/20142.2导电胶烧结玻珠工艺1.目的目的v用用DAD-87导电胶将玻珠烧结在腔体玻珠孔内。导电胶将玻珠烧结在腔体玻珠孔内。2.要求要求v玻珠引线与腔体不短路。玻珠引线与腔体不短路。v玻珠边沿不得凸出或凹进腔体壁。玻珠边沿不得凸出或凹进腔体壁。允许略微凹进腔体允许略微凹进腔体0.2mm。图。图1 v玻珠烧结位置正确、牢固。玻珠烧结位置正确、牢固。v边沿无导电胶凸出物。边沿无导电胶凸出物。v清洗干净无油污、多余物等。清洗干净无油污、多余物等。2024/8/6152.2导电胶烧结玻珠工艺1.目的2023/8/2015导电胶烧结玻珠工艺3.主要步骤主要步骤v导电胶准备导电胶准备v待烧结材料清洗待烧结材料清洗v涂抹导电胶涂抹导电胶v放置玻珠进指定位置放置玻珠进指定位置v预烧结（预烧结（30min）清理表面）清理表面v140烧结烧结4h以上以上v自检自检2024/8/616导电胶烧结玻珠工艺3.主要步骤2023/8/2016导电胶烧结玻珠工艺4.注意事项注意事项v玻珠烧结一般使用玻珠烧结一般使用DAD-87导电胶，无特殊要求导电胶，无特殊要求时禁止使用其它型号导电胶。时禁止使用其它型号导电胶。v放置玻珠时需要将玻珠玻针与腔体壁保持垂直。放置玻珠时需要将玻珠玻针与腔体壁保持垂直。v禁止使用裸手接触玻珠镀金面。禁止使用裸手接触玻珠镀金面。v烧结台面需要保持干净。烧结台面需要保持干净。v清理玻珠时逐个进行，避免产品降温太多，导致清理玻珠时逐个进行，避免产品降温太多，导致二次升温，影响牢固度。二次升温，影响牢固度。2024/8/617导电胶烧结玻珠工艺4.注意事项2023/8/2017合金片烧结基片工艺 所内，按烧结机器分合金片烧结基片可分为：所内，按烧结机器分合金片烧结基片可分为：真空烧结炉烧结、高温烧结箱烧结、加热炉台烧真空烧结炉烧结、高温烧结箱烧结、加热炉台烧结。结。合金烧结基片的主要步骤合金烧结基片的主要步骤v材料清洗材料清洗v合金片切割合金片切割v合金片、基片、夹具的放置合金片、基片、夹具的放置v烧结烧结v冷却、清洗冷却、清洗v自检自检2024/8/618合金片烧结基片工艺2023/8/2018真空烧结工艺 真空烧结工艺，使用真空烧结工艺，使用DLY-TC800D型真空烧结型真空烧结炉进行基片、芯片等的烧结。烧结焊料主要为炉进行基片、芯片等的烧结。烧结焊料主要为80Au-20Sn金锡、金锡、88Au-12Ge金锗。金锗。GaAs CHIPS WITH 80Au-20SnSUBSTRATE AND CARRIER ATTACHUSING 88Au-12Ge2024/8/619真空烧结工艺 真空烧结工艺，使用DLY-TC800D型真空烧结工艺（续1）v烧结原理烧结原理 与一般烧结机理相同，只不过烧结气氛不同，与一般烧结机理相同，只不过烧结气氛不同，处于中性气氛下烧结，在此气氛下能增加焊料的处于中性气氛下烧结，在此气氛下能增加焊料的浸润能力。还能消除使用助焊剂、减少空洞率和浸润能力。还能消除使用助焊剂、减少空洞率和产品被氧化。中性气氛包括：氦气、氩气、氮气产品被氧化。中性气氛包括：氦气、氩气、氮气和真空环境。和真空环境。加热金属板加热金属板加热金属板加热金属板石墨夹具石墨夹具石墨夹具石墨夹具载体载体载体载体焊料焊料焊料焊料芯片芯片芯片芯片CONDUCTIVECONDUCTIVERETAINERRETAINER铜电极铜电极铜电极铜电极2024/8/620真空烧结工艺（续1）烧结原理加热金属板石墨夹具载体焊料芯片C真空烧结工艺（续2）v石墨夹具简介石墨夹具简介优点：导热率高优点：导热率高 耐高温耐高温 热膨胀系数小热膨胀系数小 外层涂炭无碎屑掉落外层涂炭无碎屑掉落用于解决烧结时元器用于解决烧结时元器件的定位和固定。件的定位和固定。2024/8/621真空烧结工艺（续2）石墨夹具简介2023/8/2021真空烧结工艺（续3）典型的石墨夹具的使用2024/8/622真空烧结工艺（续3）典型的石墨夹具的使用2023/8/202真空烧结工艺（续4）v操作工艺操作工艺1.将带烧结的基片和壳体用将带烧结的基片和壳体用HT-1、酒精分别超声清洗、酒精分别超声清洗5min，再用去离，再用去离子水冲洗，然后用氮气充分吹干，再放入子水冲洗，然后用氮气充分吹干，再放入85烘箱烘烤烘箱烘烤5min，最后，最后放入干燥箱中待用。放入干燥箱中待用。2.将合金片放在干净的滤纸上用手术刀片切成要求的尺寸，合金片形状将合金片放在干净的滤纸上用手术刀片切成要求的尺寸，合金片形状尺寸应与带烧结的基片一致。尺寸应与带烧结的基片一致。3.将壳体、基板或芯片放入自制的石墨烧结夹具中，并放入真空烧结炉。将壳体、基板或芯片放入自制的石墨烧结夹具中，并放入真空烧结炉。4.将真空炉的盖子放下，螺丝拧紧准备烧结，真空烧结炉操作依照操作将真空炉的盖子放下，螺丝拧紧准备烧结，真空烧结炉操作依照操作规程进行。规程进行。5.设置真空烧结炉参数。（依照设置真空烧结炉参数。（依照FHO.071.243GK真空烧结通用工真空烧结通用工艺艺第第3.5条进行）条进行）6.设置好参数后，开启自动运行按钮，然后按下加热按钮，开始烧结。设置好参数后，开启自动运行按钮，然后按下加热按钮，开始烧结。7.烧结完成后打开充气和排气按钮，开始进行降温。烧结完成后打开充气和排气按钮，开始进行降温。8.待温度降到待温度降到100后，可将真空烧结炉盖打开，开始自然冷却。后，可将真空烧结炉盖打开，开始自然冷却。9.待温度降到室温后，取出产品进行自检。待温度降到室温后，取出产品进行自检。2024/8/623真空烧结工艺（续4）操作工艺2023/8/2023真空烧结工艺（续2）v高温烧结箱烧结和热台烧结相比真空烧结炉要简高温烧结箱烧结和热台烧结相比真空烧结炉要简单，但基本步骤都相同，只是机器操作规程不一单，但基本步骤都相同，只是机器操作规程不一样，这里就不一一介绍。样，这里就不一一介绍。2024/8/624真空烧结工艺（续2）高温烧结箱烧结和热台烧结相比真空烧结炉要烧结典型缺陷基材未清洗干净导致烧结不牢固，烧结前应充分清洗干净以保证烧结质量。2024/8/625烧结典型缺陷基材未清洗干净导致烧结不牢固，烧结前应充分清洗干烧结典型缺陷烧结基片后空洞率大于10%（一般要求小于10%）空洞率2024/8/626烧结典型缺陷烧结基片后空洞率大于10%（一般要求小于10%）烧结典型缺陷烧结完成后的基片表面或带线的镀层不能破坏露出底材，应上夹具前垫一层复印纸基片划伤2024/8/627烧结典型缺陷烧结完成后的基片表面或带线的镀层不能破坏露出底材烧结典型缺陷烧结基片不应将导电胶沾污腔体及基片导电胶导电胶2024/8/628烧结典型缺陷烧结基片不应将导电胶沾污腔体及基片导电胶2023烧结典型缺陷残余助焊剂残余助焊剂较多较多合金片烧结完成后应该立即进行清洗，保证无助焊剂残留2024/8/629烧结典型缺陷残余助焊剂较多合金片烧结完成后应该立即进行清洗，烧结典型缺陷烧结完成后导电胶不能溢出到基片表面，应该烧结前堵孔导电胶从通孔溢出2024/8/630烧结典型缺陷烧结完成后导电胶不能溢出到基片表面，应该烧结前堵亚光电子员工培训系列微波技术研究所 陈锡佩 编制追求卓越 反对平庸 崇尚创新 追求完美追求卓越 反对平庸 崇尚创新 追求完美Thank You!