关于微电子封装点胶技术的探讨

随着现代科技的发展，基于微电子技术的流体点胶技术在芯片固定、封装倒扣以及芯片涂敷中得以广泛应用。流体点胶技术以受控的方式对流体精确分配，可将理想大小的流体，如焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等，转移到工件诸如芯片、电子元件等合适位置。从而实现各种元器件机械或者电气的连接。基于微电子封装点胶技术的优势特点是操作系统性能好，点胶速度快和点胶一致性优良、精度高等特点[2]。 
　　1 点胶技术综述 
　　基于点胶原理的不同，可将点胶技术分为接触式点胶和无接触式点胶[3，4]，如图1所示。接触式点胶的工作原理是通过点胶针头引导液同基板接触，经过一段时间后待基板完全浸润后，点胶针头开始向上运动，胶液依靠同基板间的黏性力同点胶针头分离在基板上形成胶点。接触式点胶技术的特点是需要配置高精度的传感器来控制针头抬起和下降高度。无接触式点胶是采用相关方式使胶液受到高压作用，胶液在获得足够大的动能后按照规定的速度喷射到基本之上。胶液在喷射时，针头没有Z轴方向位移[3]。近几年来，点胶技术得以快速发展，已经从接触式点胶技术向无接触式点胶技术转变。当前国外已经开始研究和开发无接触式点胶技术，并取得了一定的成绩。不过，就我国而言，目前还有超过一般以上的点胶系统仍旧采用接触式针头点胶，且以时间/压力型为主[2]；无接触式点胶系统市场份额占有率低下，所以，针对我国点胶技术发展实际，加强对精度高、可靠性强的流体点胶技术研究和开发势在必行[5]。 
　　2 接触式点胶 
　　2.1大量式点胶 
　　大量式点胶可细分为针转式点胶和丝网印刷式点胶两种。大量式点胶的突出特点是点胶速度快。可适用于印刷电路板的大规模生产线，其缺点是柔性差，点胶的精度不是很高，一致性差，且胶液是直接暴露在空气中，胶液容易吸水和挥发，影响胶液质量。针转移式点胶的适应性比较差，对于不同的点胶样式需要更换针板，在点胶时需不停加热，重复适用性差。丝网印刷式点胶仅仅适用表面比较平整的元器件，而对于表面凸凹不平的集成电路则不适用。[2，4，6]。 
　　2.2 针头式点胶 
　　2.2.1 计量管式点胶和活塞式点胶 
　　计量式点胶和活塞式点胶是继大量式点胶后的一种新型点胶方式。这两种点胶方式都是通过压力驱动胶液流出完成点胶。计量式点胶是由螺旋杆旋转提供压力，在压力作用下胶液流出，针头按照一定的轨迹移动可画出线或者圆等图案。活塞式点胶是通过活塞作用推动胶液流出完成点胶。该点胶方式的一致性好，不过胶液的量不好控制，活塞清洗困难，对活塞的密封性要求极高[2，4，6]。 
　　2.2.2 时间/压力型点胶 
　　时间/压力型点胶是当前应用最为广泛的点胶方式之一，该种点胶方式最早的应用在表面贴装中。其工作原理是通过脉动气压挤压针筒内的活塞，将流体通过底部针头挤出到基板上。该种点胶技术适用于黏度不是很高的流体；其胶点大小同气体压力和时间有关。该种点胶设备的造价比较低，容易操作，维护和清洗方便。不过该种点胶方式对流体的黏度很敏感，气压反复压缩使流体温度逐渐升高，对流体的流变特性造成了一定影响，比如胶液流出的直径大小不一，点胶一致性效果差。 
　　3 无接触式点胶 
　　无接触式点胶是当前一种基于微电子技术的新型点胶技术，该点胶技术可细分为喷墨点胶和喷射点胶。其中喷射点胶又分为机械式喷射点胶和压电式喷射点胶两种方式。 
　　3.1 喷墨技术 
　　喷墨技术指的是将墨水喷涂到基底上面的技术。喷墨方式有热气泡式和压电式。该种技术主要应用在印刷、压电式喷墨和药剂生产方面。热气泡式喷墨是对热敏电阻通电，产生热能加热墨水产生气泡，气泡爆破后墨水喷出形成墨滴；压电式喷墨是利用压电材料压电效应产生机械力，通过机械力将墨水“挤”或“推”出去。不过需要提出的是，微电子封装中所使用的流体黏度一般都比较高，而喷墨技术只适用于低黏度流体的喷墨。在流体材料适用性方面表现的能力比较欠缺。 
　　3.2 喷射点胶技术 
　　喷射点胶技术当前还处于研发阶段，技术还不够成熟。该技术主要是通过瞬间高压作用驱动胶液喷出，每次喷射只能形成一个胶点。经过多次喷射后胶点叠加在一起形成图案。喷射点胶基本上对各种黏度的流体适用。并且喷射的速度快、适应性和一致性好。当前，喷射点胶技术有机械式和压电式两种。其中，压电式点胶适用于低、中黏度流体；机械式点胶适用于黏度高的流体。 
　　3.2.1 机械式喷射点胶 
　　机械式喷射点胶主要用于喷射高黏度流体，目前在电子生产领域得以广泛应用。采用机械师喷射点胶，流体在比较低的压力作用下就能进入到料腔内。一般而言，芯片下填充料粘结剂的压力控制在0.1MPa左右；液晶类黏度比较低的材料压力控制在0.01MPa左右。该技术的特点是液体在喷嘴位置可获得极强瞬时压力，可对黏度高的流体进行喷射；其缺点是喷射出的胶点要比压电式、热气泡式所喷射的胶点尺寸大很多[3，7]，并且其结构比较复杂，喷射频率要低于压电式。 
　　3.2.2压电式喷射点胶 
　　压电式喷射点胶装置主要有两大类型。一类是压电式点胶作为热喷墨印刷技术应用于LED中有机颜料的注入；另一类是压电式喷射点胶是应用于电子器件紫外固化粘结剂包封。 
　　4 结语 
　　综上，随着现代科学技术的发展，微电子封装点胶技术必将会向新台阶迈进。本文针对微电子封装的接触式点胶技术和无接触式点胶技术的应用及优缺点进行了简要的介绍和分析。仅供业内人士参考。 
　　参考文献 
　　[1]李晓琴，王红美.流体点胶技术分类及发展趋势[J].科学技术，2009（17）：26-28. 
　　[2] 赵翼翔，陈新度，陈新.微电子封装中的流体点胶技术综述[J].液压与气动，2006（2）：52-54. 
　　[3] 房加强，于治水，苌文龙，王波，姜鹤明. 微电子封装中焊点的电迁移现象分析与研究[J]. 上海工程技术大学学报. 2013（01） 
　　[4] 罗艳碧. 第四代微电子封装技术-TVS技术及其发展[J]. 科技创新与应用. 2014（07） 
　　[5] 罗德容，黄其煜，程秀兰.无接触喷射式点胶技术的应用[J].电子与封装，2009，9（6）：5-8.