厚膜混合集成電路封裝互連材料和工藝研究.pdf

1、厚膜混合集成電路是微電子元器件重要的實現(xiàn)手段，在民用、軍事、航天衛(wèi)星等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，一個重要原因是厚膜工藝相對于其它工藝實現(xiàn)手段有著超高的性價比，而厚膜導(dǎo)體漿料是厚膜工藝中最為核心的材料，其燒結(jié)、焊接等互連性能的好壞直接影響厚膜元器件成品的性能，故考核具體工藝條件下的厚膜導(dǎo)體漿料互連相關(guān)性能至關(guān)重要。因此，本文比較評價了在某型號電流保護(hù)器中充當(dāng)焊盤的6177T-Pd-Ag厚膜漿料和4093-Pt-Pd-Ag厚膜漿料的性能，同時

2、通過對比評價出與漿料匹配度良好的燒結(jié)工藝和焊接工藝。
　　導(dǎo)體漿料焊盤的厚度為20μm，基板與漿料間以厚膜工藝燒結(jié)，塊狀電阻/電容與漿料由焊膏焊接。經(jīng)過SEM下的微觀形貌、組織分析和焊盤結(jié)合力、剪切力測試，比較得出最優(yōu)的材料和工藝：先通過兩次印刷一次燒結(jié)的厚膜工藝將96％ Al2O3陶瓷基板與4093-Pt-Pd-Ag厚膜漿料燒結(jié)，后使用通過成分為Sn62Pb36Ag2焊膏經(jīng)過再流焊接工藝將塊狀電阻/電容焊接到漿料焊盤上。

3、　　厚膜工藝有兩次印刷兩次燒結(jié)、兩次印刷一次燒結(jié)兩種，二者對微觀組織的形貌成分不能產(chǎn)生規(guī)律性影響，因此采用兩印一燒工藝可簡化生產(chǎn)流程，縮短生產(chǎn)周期。焊接工藝有再流焊接、手工焊接、汽相焊三種，手工焊接成本和穩(wěn)定性偏低、汽相焊接易導(dǎo)致焊接界面的缺陷且成本高，再流焊相對工藝簡單，對焊點損壞小且成本可控，推薦應(yīng)用。4093-Pt-Pd-Ag厚膜漿料與Al2O3陶瓷基板結(jié)合效能強(qiáng)于6177T-Pd-Ag厚膜漿料，主要因為前者中以Pt為主微量元素的

4、添加，一定程度上抑制了漿料中Ag元素的擴(kuò)散，增強(qiáng)了膜-基結(jié)合力，但導(dǎo)電性能有所犧牲。
　　微觀層面，漿料和焊料中主要元素的互擴(kuò)散，是焊盤性能降低的主要內(nèi)因，可以通過選用有抑制元素擴(kuò)散能力的漿料及使用與之相匹配的焊膏來得到有效緩解；宏觀層面，焊盤使用時間和溫度循環(huán)的累計，是焊盤性能降低的主要外因，可以通過簡化不必要的高溫生產(chǎn)工藝、采用匹配度良好的燒結(jié)工藝、焊接工藝來得到有效緩解。綜上，推薦在該型號電流保護(hù)器的生產(chǎn)中應(yīng)用兩次印刷一次燒