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Pressure-less Silver Sintering for RF Power Electronics, Part 3 of 4 (应用于射频功率器件的无压银烧结技术,第3篇,共4篇)

Posted by Palomar Technologies MarCom Team on Wed, Jun 10, 2020 @ 03:00 PM

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在本系列的第3篇日志中,我们将介绍在喷射点胶应用的研究成果。正如我们之前在本日志系列的第2中所解释的,经过Palomar开发的Fixed BLT软件管控后才能得到最佳效果的保障。首先,让我们看一下喷射点胶与其他工艺方法的优势对比:

  1. 时间压力阀式点胶,利用注射器和气动阀控制的空气压力,使液体通过分配针到工作表面。流体流量与压力的大小/持续时间成正比。缺点:效果好坏很大程度上取决于操作人员的因素而且速度十分慢。

  2. 螺旋泵,一种电机驱动的螺杆,用于接合/分离精确调谐喷胶。利用气压使材料进入一个可以分配一定量液体的更高阶的部分。缺点是速度慢,且价格昂贵。

  3. 正排量泵,使材料通过由伺服电机/精密沉积时间控制的针管,速度快,但在稠度等关键因素上存在不足。主要缺点包括粘稠度的影响。

Musashis Aero Jet Dispense Pump

图1。

武藏航空喷射泵

喷射式点胶技术往往能避免以上这些缺陷。以非接触的方式从上方将

粘合剂喷射于作业表面。这种无接触的方式将尾迹尽可能减少,使间

距更紧密,利于深腔作业,并避免受损的可能。所有的替代品都没

有这样的性能。通过武藏的空气喷射泵(见图1)能将胶点的大小编

程,并在同一位置喷射多个点。温度控制系统则保证了最佳粘度。

结合了我们的Fixed Line BLT软件后,能为喷射点胶系统提供更严格的过

程控制,显现更优良的重复性和一致性的效果。

综合这些已被验证的优势,加上通过我们专有的BLT控制程序获得的

和重复一致性,现在我们将回顾整个研发试验中的成果。

图2。下面简单地总结了这个过程的主要内容。

Fixed height BLT Process 1

图2a: Palomar 3880 全自动装片机 ,使用华夫盒包装/凝胶包装承载着的GaN芯片,以一个2x2英寸的试片作为基板;武藏喷射系统用银胶点胶,然后粘合芯片。双晶圆上料装置(图中未显示)类似常用的生产形式。

 Fixed height BLT Process 2

2b装片机通过检测镜头显示了一个专为高长宽比芯片设计Vespel(聚酰亚胺)吸嘴。吸嘴前端用真空从华夫盒包装/凝胶包吸取GaN芯片,然后将其放置在设定的位置。

由于对粘合层厚度要求各有不同,我们针对最常用的射频功率器件应用进行了模拟实验。随后,我们将核心参数定义为(1)表面高度测量重复一致性,(2)基板表面平整度和粗糙度,以及(3)线条一致性。定义指标为湿粘合线和干粘合线厚度、100%覆盖率、芯片高度的70%,当然还有零空洞。

在封装工艺流程方面:

  1. 一个用专用工具测量过的基板表面高度

  2. 用测量工具接触焊接表面以用于记录基准作为参考高度

  3. 喷射器从用以上测量工具算出的某一高度开始喷射胶体

  4. 真空拾取芯片后被放置/粘合在胶体上

  5. 芯片被粘合

BLT软件需要高度指标。用吸嘴测高后记录基底高度。在参数输入并使用参考高度的情况下,喷射点胶系统从比预期粘合厚度高2.5倍的高度喷射银胶。然后放置芯片,成功地将底面覆盖,同时保持设定高度。然后,芯片则被成功放置。该过程在5个测试样品上做了重复实验;每种情况下都符合指标。详见以下图3。

3 覆盖环氧树脂  
Silver Sintering Blog - epoxy coverage 1
图3芯片周边被100%覆盖。

 

Silver Sintering Blog - epoxy coverage 2

3b.环氧树脂>70%,不超过芯片高度。

 

Silver Sintering Blog - epoxy coverage 3

3c.环氧树脂>70%,不超过芯片高度。

 

最后,使用装有75mhz换能器的Sonix HS-1000 C型扫描声学显微镜(C-SAM)建立了零空洞率。TAMI区是以1.882um的步进分辨率从试片表面到GaN芯片来设定的。

下面的图4展示了18个不同深度(0-32微米)的孔隙扫描结果样本。在5个粘结单元和90分钟的粘结间隔时间内,这些深度处均未出现空洞。

图4 空洞率结果

Silver Sintering Blog 3 - void results 1-1

图4a.0um(金片表面)。

Silver Sintering Blog 3 - void results 2

图4b.9.412um横截面

Silver Sintering Blog 3 - void results 3

图4c.20.706um横截面。

Silver Sintering Blog 3 - void results 4

图4d.32um横截面

日志的最后篇章将进一步阐述我们研究的成果和意义,未来的技术趋势,成果和意义与环境生态系统的更广泛的关联。

要了解有关应用于射频功率器件的无压银烧结技术的更多信息,请下载我们的技术文章用于射频功率器件的无压银烧结技术的能源和环境生态可持续性。

阅读此日志的前2篇:应用于射频功率器件的无压银烧结技术之第1应用于射频功率器件的无压银烧结技术之第2

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Translated by: Billy Wang
China Sales Manager
Palomar Technologies (SE Asia) Pte Ltd