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半導體封裝行業(yè)的熱分析應用 如何挑選購買半導體

時間:2020-07-20    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
  半導體業(yè)務中的典型供應鏈, 顯示了需要材料表征、材料選擇、質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化和失效分析的不同工藝步驟
 
  熱分析在半導體封裝行業(yè)中有不同的應用。使用的封裝材料通常是環(huán)氧基化合物(環(huán)氧樹脂模塑化合物、底部填充環(huán)氧樹脂、銀芯片粘接環(huán)氧樹脂、圓頂封裝環(huán)氧樹脂等)。具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性以及良好戶外性能的環(huán)氧樹脂非常適合此類應用。固化和流變特性對于確保所生產(chǎn)組件工藝和質(zhì)量保持一致具有重要意義。
 
  通常,工程師將面臨以下問題:
 
  特定化合物的工藝窗口是什么?
 
  如何控制這個過程?
 
  優(yōu)化的固化條件是什么?
 
  如何縮短循環(huán)時間?
 
  珀金埃爾默熱分析儀的廣泛應用可以提供工程師正在尋找的答案。
 
  差示掃描量熱法(DSC)
 
  此項技術適合分析環(huán)氧樹脂的熱性能,如圖1所示。測量提供了關于玻璃化轉變溫度(Tg)、固化反應的起始溫度、固化熱量和工藝終溫度的信息。
 
圖 1. DSC曲線顯示環(huán)氧化合物的固化特征
 
  DSC可用于顯示玻璃化轉變溫度,因為它在給定溫度下隨固化時間(圖2)的變化而變化。
 
圖 2. DSC 曲線顯示玻璃化轉變溫度
 
  隨著固化時間的延長而逐漸增加
 
  玻璃化轉變溫度(Tg)是衡量環(huán)氧化合物交聯(lián)密度的良好指標。事實上,過程工程師可以通過繪制玻璃化轉變溫度與不同固化溫度下固化時間的關系圖來確定適合特定環(huán)氧化合物的工藝窗口(圖3)。
 
圖 3. 玻璃化轉變溫度與不同固化溫度下的固化時間的關系
 
  如果工藝工程師沒有測試這些數(shù)據(jù),則生產(chǎn)過程通常會導致產(chǎn)品質(zhì)量低下,如圖4所示。
 
圖 4. 玻璃化轉變溫度與不同固化溫度下的固化時間的關系
 
  在本例中,制造銀芯片粘接環(huán)氧樹脂使用的固化條件處于玻璃化轉變溫度與時間的關系曲線的上升部分(初始固化過程)。在上述條件下,只要固化時間或固化溫度略有改變,就有可能導致結果發(fā)生巨大變化。
 
  結果就是組件在引腳框架和半導體芯片之間容易發(fā)生分層故障。通過使用功率補償DSC(例如珀金埃爾默的雙爐DSC),生成上述玻璃化轉變溫度與溫度 / 時間關系曲線,可確定佳工藝條件。使用此法,即使是高度填充銀芯片粘接環(huán)氧樹脂的玻璃化轉變也可以被檢測出。這些數(shù)據(jù)為優(yōu)化制造工藝提供了極有幫助的信息。
 
  使用DSC技術,可以將固化溫度和時間轉換至160° C和2.5小時,以此達到優(yōu)化該環(huán)氧樹脂固化條件的目的。這一變化使過程穩(wěn)定并獲得一致的玻璃化轉變溫度值。在珀金埃爾默,DSC不僅被用于優(yōu)化工藝,而且還通過監(jiān)測固化產(chǎn)物的玻璃化轉變溫度值,發(fā)揮質(zhì)量控制工具的作用。
 
DSC 8000 差示掃描量熱儀
 
  DSC 還可以用于確定焊料合金的熔點。用DSC分析含有3%(重量比)銅(Cu)、銀(Ag)或鉍(Bi)的錫合金。圖5中顯示的結果表明,不同成分的合金具有非常不同的熔點。含銀合金在相同濃度(3%(重量比))下熔點低。
 
圖 5. DSC:不同焊接合金在不同濕度環(huán)境下的熔點分析
 
  熱重分析(TGA)
 
  珀金埃爾默熱分析儀有助于設計工程師加深對材料選擇的理解。例如,珀金埃爾默TGA 8000®(圖6)可以檢測出非常小的重量變化,并可用于測量重要的材料參數(shù),如脫氣性能和熱穩(wěn)定性。這將間接影響組件的可焊性。圖7顯示了在230°C 和260° C下具有不同脫氣性能的兩種環(huán)氧樹脂封裝材料。重量損失(脫氣)程度越高,表明與引腳框架接觸的環(huán)氧樹脂密封劑的環(huán)氧—引腳框架分離概率越高。
 
圖 6. 珀金埃爾默TGA 8000
 
圖 7. TGA結果顯示兩種材料具有不同的脫氣性能
 
  熱機械分析(TMA)
 
  當材料經(jīng)受溫度變化時,TMA可測量材料的尺寸變化。對于固化環(huán)氧樹脂體系,TMA可以輸出熱膨脹系數(shù)(CTE)和玻璃化轉變溫度。環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)是非常重要的參數(shù),因為細金線嵌入環(huán)氧化合物中,并且當電子元件經(jīng)受反復的溫度循環(huán)時,高熱膨脹系數(shù)可能導致電線過早斷裂。不同熱膨脹系數(shù)之間的拐點可以定義為玻璃化轉變溫度(圖8)。TMA還可以用于確定塑料部件的軟化點和焊料的熔點。
 
圖 8. 顯 TMA 4000 測試的典型的 TMA 圖
 
  動態(tài)力學分析(DMA)
 
  選擇材料時,內(nèi)部封裝應力也是關鍵信息。將DMA與 TMA技術結合,可以獲得關于散裝材料內(nèi)應力的定量信息。DMA測量材料的粘彈性,并提供不同溫度下材料的模量,具體如圖9所示。當材料經(jīng)歷熱轉變時,模量發(fā)生變化,使分析人員能夠輕松指出熱轉變,如玻璃化轉變溫度、結晶或熔化。
 
圖 9. DMA 8000 測試的典型的 DMA 圖
 
  熱分析儀用于ASTM® 和IPC材料標準試驗、質(zhì)量控制和材料開發(fā)。圖10顯示了一個涉及熱分析儀的IPC試驗。珀金埃爾默DMA目前已在半導體行業(yè)得到廣泛應用。
 
圖 10. DMA:顯示透明模塑化合物的內(nèi)應力
 
  熱分析儀是半導體封裝行業(yè)的重要工具。它們不僅在設計和開發(fā)階段發(fā)揮了重要作用,而且還可用于進行故障分析和質(zhì)量控制。許多標準方法都對熱分析的使用進行了描述(圖11)。使用珀金埃爾默熱分析儀,用戶可以優(yōu)化加工條件并選擇合適的材料以滿足性能要求,從而確保半導體企業(yè)能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品??紤]到此類分析可以節(jié)省大量成本,熱分析儀無疑是一項“必備”試驗設備!
 
圖 11. 用于標準方法的熱分析儀

半導體激光器使用注意事項

  半導體激光器是用半導體材料作為工作物質(zhì)的一類激光器,由于物質(zhì)結構上的差異,產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。

  半導體激光器使用注意事項:

  1、激光器工作時,要佩戴合適的防護器具(防護服、手套、防護鏡等),避免激光直射眼睛和皮膚,并注意被照射物體的反射、散射光可能對人造成的傷害。

  2、在使用、貯存、運輸過程中要采取防靜電措施。操作人員、工作臺、烙鐵等一定要接地良好。

  3、必須保證激光器的驅(qū)動電源在開、關、調(diào)節(jié)、工作等過程中不產(chǎn)生尖峰脈沖、浪涌,并能夠屏蔽電網(wǎng)和空間電磁感應引入的浪涌。

  4、應在額定電流、額定功率下使用,若超額定電流或功率使用,會加速激光器退化或?qū)е录す馄鞯氖А?/p>

  5、必須在指定的溫度范圍內(nèi)工作,保證良好的散熱或制冷。

  6、需要在規(guī)定的溫、濕度條件下使用、存儲、運輸,并保證環(huán)境的潔凈度。避免各種由于環(huán)境和操作原因?qū)す馄髟斐傻奈廴尽?/p>

  7、光纖輸出的半導體激光器,在使用前必須對光纖連接頭端面進行清潔處理,保證端面無污染;光纖如需彎折,彎曲直徑要大于300倍光纖芯徑,以避免光纖的損壞。

標簽: 半導體激光器
半導體激光器 半導體激光器使用注意事項_半導體激光器



    隨著電子元器件行業(yè)的不斷發(fā)展,針對各類元器件的性能以及可靠性就被提上了日程,半導體控溫系統(tǒng)在高溫和低溫的條件下對元器件進行各種溫度的測試以檢測器可靠性。


    隨著航空、航天、能源工業(yè)等領域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品質(zhì)量的要求日益提高,電子產(chǎn)品的可靠性問題受到了越來越廣泛的重視。


    電子產(chǎn)品在使用過程中會遇到不同的環(huán)境溫度條件,在熱脹冷縮的應力作用下,熱匹配性能差的電子元器件就容易失效,致使電子產(chǎn)品故障,造成巨大的人力和財力損失。


    電子元器件的老化和測試就是仿照或者等效產(chǎn)品的使用狀態(tài),通過測試,將不合格元器件剔除,將電子產(chǎn)品的質(zhì)量在加工初期進行有效的控制,以保證電子產(chǎn)品使用的可靠性和穩(wěn)定性。


    針對電子元器件的可靠性與穩(wěn)定性,這種測量精度、自動化程度、可擴展性較高的電子元器件老化測試系統(tǒng);


    將高溫老化、功率老化、溫度循環(huán)、性能檢測等過程在一套系統(tǒng)中綜合實現(xiàn),不僅可以滿足電子元器件不僅能夠滿足電子元器件產(chǎn)品多樣性的需求,還能適應生產(chǎn)線或?qū)嶒炇掖笈靠焖贆z測的要求。


    半導體控溫系統(tǒng)作為航空、汽車、家電、科研等電子產(chǎn)品生產(chǎn)領域必備的測試設備,用于電阻、電容、電感、二極管、穩(wěn)壓器、變壓器、繼電器等多種元器件進行老化測試;


    以檢測電子元器件的參數(shù)和性能指標隨溫度變化是否可靠穩(wěn)定,從而節(jié)約成本提高效率。


    半導體控溫系統(tǒng)在運行過程中,如果半導體控溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障的話,建議及時聯(lián)系半導體控溫系統(tǒng)廠家進行解決。(本文來源網(wǎng)絡,如有侵權請聯(lián)系刪除,謝謝。)







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