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鍵合強度的案例

華東理工:強度對鈣鈦礦太陽能電池錨定基自組裝單分子膜的調節
在這里,華東理工大學的研究人員引入了具有不同錨定基團的全孔傳輸分子,研究了鍵合強度對單層膜質量的影響,并將其與p-i-n結構的PSC的性能進行了關聯。結果表明,具有較強結合強度的錨定基團有利于提高ASA單分子膜的組裝速率、密度和致密性,從而增強電荷收集,抑制界面復合。基于優化的ASA單層的PSCs原型獲得了21.43%(0.09cm2)的高功率轉換效率(PCE)。更令人振奮的是,當器件面積擴大10倍時,可以獲得20.09%(1.0cm2)的可比PCE,這表明ASA策略在實際應用中是有用的。ASA單層的堅固錨定還增強了設備的穩定性,在三個月后可保留90%的初始PCE。這項研究為有效和穩定的PSCs的ASA電荷傳輸單分子膜提供了重要的見解。 論文鏈接: https://doi.org/10.1002/adfm.202103847 綜上所述,本文揭示了錨定基團對p-i-n結構PSCs中基于ASA的空穴傳輸單分子膜性能的影響。開發了一系列含有不同錨基(-SO3H、-COOH和-PO3H2)的吩噻嗪分子高溫超導材料(TPT-S6、TPT-C6和TPT-P6),系統地研究了它們對器件性能的影響。結果表明,具有較強鍵合強度的錨定基團不僅提高了組裝速率和吸附密度,而且使有機HTL對鈣鈦礦沉積具有很高的耐受性,從而大大提高了ASA單層在成套器件中的致密性。本文的ASA策略為PSC和其他光電器件提供了一種節省材料、可擴展和高效的電荷傳輸層的有效且現實的方法。(文:SSC) 圖1.調節分子HTMS的錨定基團。 圖2.與膠片緊密程度相關的粘合強度
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彈性模量、剛度&兩者之間的關系
影響因素 彈性模量是工程材料重要的性能參數,從宏觀角度來說,彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度,從微觀角度來說,則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。 凡影響鍵合強度的因素均能影響材料的彈性模量,如鍵合方式、晶體結構、化學成分、微觀組織、溫度等。因合金成分不同、熱處理狀態不同、冷塑性變形不同等,金屬材料的楊氏模量值會有5%或者更大的波動。 但是總體來說,金屬材料的彈性模量是一個對組織不敏感的力學性能指標,合金化、熱處理(纖維組織)、冷塑性變形等對彈性模量的影響較小,溫度、加載速率等外在因素對其影響也不大,所以一般工程應用中都把彈性模量作為常數。 3. 意義 彈性模量可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標,其值越大,使材料發生一定彈性變形的應力也越大,即材料剛度越大,亦即在一定應力作用下,發生彈性變形越小。 彈性模量E 是指材料在外力作用下,產生單位彈性變形所需要的應力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標,相當于普通彈簧中的剛度。 剛度 1. 定義 剛度是結構或構件抵抗彈性變形的能力,用產生單位應變所需的力或力矩來量度。 轉動剛度 (k ):k=M/θ。其中,M 為施加的力矩,θ 為旋轉角度。
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基于VASP的電子結構深度解析
差分電荷密度(Differential Charge Density)、d帶中心理論(d-Band Center)與晶體軌道哈密頓布居(Crystal Orbital Hamiltonian Population, COHP)作為量子尺度的重要分析工具,可直觀揭示化學形成機制、電荷轉移路徑及催化活性位點特性,為材料理性設計提供理論基石。傳統實驗手段難以直接觀測原子尺度電荷分布與軌道相互作用,而基于密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理計算成為破局關鍵。VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)作為國際公認的電子結構計算權威軟件,在以下場景中展現獨特優勢(功能還有很多,這里只做部分介紹)(可視化軟件使用開源軟件VESTA,界面如圖1所示): 1. 差分電荷密度:通過計算吸附/解吸附過程的電荷的轉移,可以直觀看出材料分界面處的電荷的得失(如圖2、圖3、圖4所示)。當然,如果需要定量的計算,我們也可以通過計算Bader電荷得出相應結論。以此評估材料之間微觀的相互作用。 2. d帶中心理論:關聯過渡金屬d電子態與吸附能強度,定量預測催化活性; 3. COHP分析:量化化學鍵強度與軌道貢獻(例如預測氧還原反應中金屬原子與反應中間體的鍵合強度,如圖5、圖6所示)。通過成態和反態貢獻的對比,評估中間體的吸附強度,有效地指導實驗研究。 圖1 VESTA軟件操作界面圖。 圖 2 MXene結構上吸附Li原子的差分電荷密度圖(這里只截取了結構的一部分)。 圖3 金屬離子在MXene上的擴散路徑。 圖4 金屬離子在MXene上的擴散勢壘。
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干貨 | 汽車級IGBT模塊特別在哪里?
③端子引出技術 電動汽車用IGBT 模塊的功率導電端子需要承載數百安培的大電流,對電導率和熱導率有較高的要求,車載環境中還要承受一定的振動和沖擊力,機械強度要求高。因此,采用傳統焊接工藝的導電端子已難以滿足其大電流沖擊、熱循環作用和機械振動等嚴苛工況的要求。 金屬超聲鍵合是一種適合電動汽車IGBT 導電端子焊接的工藝。它采用高頻超聲能量使金屬原子在兩種材料界面間相互擴散,最終形成一種高強度鍵合界面。該工藝簡單快捷,接觸電阻較低,鍵合強度較高。 ④散熱設計 早期電動汽車用IGBT 通常采用帶銅基板的三明治結構,芯片工作中產生的熱量流經各導熱層,最終經導熱硅脂傳遞給水冷系統。這種結構工藝簡單成熟,但是熱阻大、散熱性能差、結構笨重。目前散熱系統的設計采用平面互連和雙面冷卻技術,使得散熱效果大幅提升。 小結: 國際主流的電動汽車IGBT 模塊生產廠家,如英飛凌、富士電機、三菱電機、賽米控、博世、電裝等,均成功推出了系列化產品,并在電動汽車上得到較為廣泛的應用。 當然,電動汽車雖然已有多種車型量產上市,但是對于它的提升和優化空間還很大。不僅僅是我們說的IGBT模塊,還有其他關鍵元器件的發展,比如電池(里程和充電速度),而且外在設備也很重要,比如充電問題。 所以電動汽車還會不斷發展,現在看來,也僅僅是前中期。
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鍵合強度圖1
通過模擬分析揭示微觀尺度聲子對Si-Ge界面熱阻的影響
傳統的聲學失配模型(AMM)和擴散失配模型( DMM)基于兩種組成材料的性質來預測界面聲子散射,沒有考慮局部原子結構和鍵合強度對界面熱輸運的影響,存在一定的缺陷。 近期新的模擬手段,例如原子格林函數(AGF)和分子動力學(MD)模擬,克服了這些缺點,已廣泛應用于各種類型的界面。雖然這些MD和AGF在原子尺度上對界面聲子輸運的詳細機制的理解有了顯著的進步,但是它們對模擬更小尺度上的能力有限,例如距離界面幾微米范圍內的聲子-界面和聲子-聲子散射的聯合效應。因此揭示微觀尺度上聲子-界面和聲子-聲子散射的復雜相互作用是非常重要的。 02 成果掠影 近期,美國匹茲堡大學Sangyeop Lee教授團隊研究了硅鍺界面聲子-界面散射和硅鍺引線聲子-聲子散射對界面總熱阻的綜合影響。 利用動力學蒙特卡羅(MC)技術求解了半無限長Si和Ge引線界面上聲子輸運的穩態Peerls - Boltzmann輸運方程。此外,該團隊計算了聲子-聲子散射產生的局部熵,并定量分析了非平衡聲子在界面附近散射產生的熱阻。通過使用Peerls - Boltzmann輸運方程表明,非平衡聲子在Si-Ge界面附近的聲子-聲子散射產生的阻力遠大于界面散射直接引起的阻力。 根據玻爾茲曼H定理,聲子非平衡分布導致了聲子散射時產生顯著的熵和熱阻。用聲子色散、態密度和群速度的不匹配解釋了鍺中非平衡聲子的物理起源,為預測非平衡聲子對界面熱阻的影響提供指導。該團隊的工作清楚地表明,除了先前研究的原子尺度外,界面熱輸運還需要在微觀尺度上理解。該研究彌補了原子尺度和微觀尺度現象之間的差距,提供了對整體界面熱運輸和聲子-聲子散射的重要作用的全面理解。
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激光巨量技術解析:Micro LED巨量轉移降本增效新方法
Micro LED COG封裝工藝制程是使用激光剝離設備將生長基板上的芯片剝離到臨時基板上,再通過激光巨量轉移設備將三色RGB芯片依次轉移到驅動電路基板后,采用激光巨量鍵合設備將芯片和焊盤進行鍵合,最后進行大屏拼接的過程。當然,各工藝制程環節中均穿插了AOI檢測、激光去除和激光修補的動作。激光剝離技術和激光巨量轉移技術在前兩期中均有詳細講述(可點擊文末鏈接查看),本期我們重點講述Micro LED制程中最重要的環節之一—激光巨量鍵合技術。 Micro LED COG常規制程 Micro LED芯片尺寸的縮小,意味著在制造同樣尺寸大小的顯示屏幕時,Micro LED的驅動電路基板上需要鍵合更多數量的芯片,其焊點大幅增加,鍵合工藝難度因此大幅提升,這對芯片鍵合的制造工藝和設備提出了更高的要求。 傳統鍵合方式利用印章、靜電力等巨量轉移的方式將芯片與目標基板進行貼合后,再采用加熱加壓的方式將芯粒和焊盤進行共晶合金鍵合。目前鍵合多采用Au-In鍵合、Au-Au合和Au-Sn鍵合,效果穩定,鍵合強度大,但Au單價偏高,影響生產成本,不符合Micro LED的商業化發展趨勢;不僅如此,傳統鍵合方式還要克服因為溫度升高,轉移頭和目標基板的熱膨脹系數不一樣而導致的對位偏移等問題。
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晶圓級封裝工藝2-介質
2.3 玻璃漿料鍵合 玻璃漿料由玻璃粉和有機溶劑組成,在預燒結過程中有機溶劑揮發,剩下熔融的玻璃,其鍵合強度高,密封性好,不受硅片粗糙度的影響。一般的鍵合工藝步驟為: 1)首先將玻璃粉料與介質混和形成漿料。 2)然后通過絲網印刷工藝,玻璃漿料在刮刀的推動下填入絲網板的網孔內,在硅片上形成了均勻的圖形。 3)進行預燒結揮發掉玻璃漿料中的水分和有機溶劑,并且使印刷后的漿料接近熔融狀態達到表面平整。 4)晶圓鍵合通過對準標記對準接觸后在鍵合機中通過升溫加壓進行鍵合。 由于鍵合過程中玻璃漿料成熔融狀態,因此此技術對合面的粗糙程度有較好的容忍度。玻璃漿料鍵合在一定溫度范圍內膨脹系數與Si和玻璃接近,封接所造成的熱應力較小,因此玻璃漿料鍵合是一種工藝簡單且封裝效果較好的封裝鍵合技術。 2.4 粘合劑鍵合 這是利用高分子材料作為中間層的一種低溫鍵合技術。一般用環氧樹脂在固化劑的作用下通過高分子間的范德華力進行鍵合。由于鍵合溫度很低(150℃左右),所以產生的熱應力比較小,但是封裝氣密性受外界環境影響很大。 絕大多數晶圓粘合鍵合工藝都包括以下七個工藝步驟 1)清洗和干燥晶圓 2)在晶圓對一個或者兩個表面上旋涂一層粘合劑,旋涂可以控制涂層的均勻性和厚度,黏合劑的厚度必須能夠補償晶圓表面顆粒和表面粗糙度 3)軟烘或者預固化聚合物,對熱固性黏合劑來說,在鍵合開始之前應該處于未聚合或部分聚合狀態。 4)將晶圓對置于腔室內,并抽真空,然后讓兩晶圓相接觸。腔室氣體壓強通常在10Mpa或者更低,這樣可以使聚合物產生氣體或副產物排出鍵合界面。 5)施壓使需要鍵合的表面緊密接觸 6)重熔或固化黏合劑,控制鍵合溫度曲線 7)冷卻以及鍵合壓強釋放。一般采用氮氣吹掃腔室使晶圓溫度降低完成鍵合
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兩篇《Nature Commun》!界面自旋釘扎效應提高析氧反應效率
對于實用價值更高的3d過渡金屬族氧化物,目前的研究多為利用過渡金屬離子本征的eg占據態去調控金屬離子和氧基團的鍵合強度,從熱力學上提高3d過渡金屬族氧化物的催化活性。最近如何利用電子的自旋屬性對動力學勢壘的調控日益得到重視。而通過施加磁場和利用多種自旋相關效應實現OER反應過程中電子自旋態的調控,并揭示其對OER動力學過程的作用機制,成為研究者重點關注的關鍵科學問題。 圖1. Co3-xFexO4氧化物的可控表面重構:(a)相關材料的XRD譜圖;(b)氧化物表面可控重構的原理圖;(c)重構前后Co3-xFexO4的OER性能及(d)OER電流的Tafel曲線;(e)重構后Co3-xFexO4催化劑形成的穩定界面結構;(f)重構前后Co3-xFexO4催化劑的拉曼光譜。 中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心N04組楊海濤副研究員和新加坡南洋理工大學的徐梽川教授帶領的團隊近年來一直致力于自旋相關的電催化研究,并取得了一些有意義的研究成果。如利用鐵磁性3d過渡族氧化物成功實現了磁場作用下的OER反應效率的提升,并揭示了自旋極化在OER決速步驟(RDS)中的關鍵作用 (Nature Communications. 12, 2608 (2021))。 圖2.
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《Nat. Rev. Mater.》綜述:在芯片上打造人體器官?從概念到現實
近日,馬斯特里赫特大學Stefan Giselbrecht 綜述研究了有機芯片器件的夾緊策略,系統描述了從不可逆芯片鍵合到創新的可逆緊固技術的當前趨勢 。相關研究成果以“Clamping strategies for organ-on-a-chip devices”為題于2023年1月19日發表在《Nature Reviews Materials》上。 圖1 器官芯片設計的不可逆和可逆密封策略 微生理器官芯片(OOC)已成為解決現有臨床前模型缺點的替代體外平臺。目前的OOC設備通常由PDMS板粘合在一起或靠在基板上制成,以形成培養基可以流動的密封通道(圖1a)。因此,密封是決定OOC技術的可重復性和穩健性的主要因素之一。密封微流體裝置的策略可分為兩類:不可逆合和可逆密封。 通過等離子體處理的不可逆鍵合是目前密封微流體裝置的最常用方法,尤其是由PDMS制成的裝置(圖1a)。然而,不可逆密封會產生永久性結合,因此除非被破壞,否則無法打開該裝置。因此,細胞通常必須通過封閉、狹窄的通道進行播種或收獲,這使得細胞培養勞動密集型,尤其是在使用復雜的生物工程3D生物結構時。 此外,可通過將夾緊機構納入OOC設計來實現可逆密封。與不可逆技術不同,夾具創建了一個可以重復安裝和拆卸的密封界面(圖1b),同時提供與等離子鍵合相當甚至更高(高達600 kPa)的鍵合強度。 1. 夾緊技術 (1)真空夾緊 在真空夾緊中,功能性流體歧管被一個額外的微通道或微柱空氣網絡包圍(圖2a)。當對該空氣網絡施加中等真空時會產生一種粘附力,能夠將微流體體固定在基板上。 (2)磁性夾緊 磁性夾緊可以通過幾種方式完成。
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一文看懂芯片材料基石——硅
Bonding 技術:Bonding 技術又稱鍵合技術,用 bonding 制造的 SOI 硅片又叫 Bonded SOI,簡稱 BSOI。Bonding技術需要兩片普通硅晶圓,在其中一片上生長一層氧化層(SiO2),然后與另外一片硅源鍵合,連接處就是氧化層。最后再進行研磨和拋光到想要的填埋層(SiO2)深度。由于鍵合技術比離子注入技術簡單,所以目前 SOI 硅片大都采用 bonding 技術制作。 ▲離子注入方式形成絕緣體上硅 ▲wafer bonding 方式形成絕緣體上硅 Sim-bond 技術:注氧鍵合技術。Sim-bond 技術是 SIMOX 與 bond 技術的結合。優點是可以高精度控制埋氧層厚度。第一步是向一片硅晶圓注入氧離子,然后高溫熱退火形成氧化層,然后在該硅片表面形成一層 SiO2 氧化層。第二步是將該硅片與另外一片晶圓鍵合。然后進行高溫退火形成完好的鍵合界面。第三步,減薄工藝。利用 CMP 技術減薄,但是與 bond 技術不同的是,sim-bond 有自停止層,當研磨到 SiO2 層時,會自動停止。然后經過腐蝕去掉 SiO2層。最后一步是拋光。 Smart-cut 技術:智能剝離技術。Smart-cut 技術是鍵合技術的一種延伸。第一步是將一片晶圓氧化,在晶圓表面生成固定厚度的 SiO2。第二步是利用離子注入技術,向晶圓的固定深度注入氫離子。第三步是將另外一片晶圓與氧化晶圓鍵合。第四步是利用低溫熱退火技術,氫離子形成氣泡,令一部分硅片剝離。然后利用高溫熱退火技術增加鍵合強度。第五步是將硅表面平坦化。這項技術是國際公認的 SOI 技術發展方向,埋氧層厚度完全由氫離子注入深度決定,更加準確。而且被剝離出的晶圓可以重復利用,大大降低了成本。
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一期一會 | 什么是柔性PCB?
鍵合粘合劑層 因為導電層不會直接鍵合到底層,因此層壓結構會使用粘合劑層。設計人員應關注粘合劑材料的鍵合強度和最高溫度,因為這些值會限制機械和熱載荷。 導電層 層壓堆疊的導電層通常由銅制成,也可以在必要時使用其他導電金屬。在大多數應用中,銅層由鍵合到基板上的箔片創建而成,然后被蝕刻以創建所需的電路。金屬箔片也可以具有多種厚度。銅箔通常經過軋制,以生產鍛造銅箔或電沉積物。另外,還可以使用導電油墨打印走線。 鍍銅 當設計需要實現層間連接時,可在層壓板上鉆孔,并鍍銅以形成過孔。 表面處理(Surface Finish) 高導電金屬(如銅)的一個缺點是,它們容易氧化。為了解決這個問題,會在銅表面涂覆一層薄薄的材料,作為表面處理。這些材料還有助于焊接鍵合。最常見的表面處理材料類型,包括無電鍍鎳/浸金(ENIG)、有機保焊劑(OSP)、浸銀、浸錫和金。 加強筋(Stiffener) 有時,柔性PCB的某個區域需要機械剛度。加強筋可以是一塊FR4(制作剛性PCB的材料),也可以是一層更厚的聚酰亞胺。FR4加強筋的常見應用是支撐剛性連接器或在焊接到電路的大型組件下方停止彎曲,以減小焊點上的應力。 柔性PCB的優勢 使用柔性PCB具有許多優勢。基板的機械和熱屬性為設計和性能提供了多種可能性。其大多數優勢得益于電路板材料的柔性,以及通過激光切割輕松創建復雜形狀的能力。與剛性PCB中使用的材料相比,基板材料通常還具有更好的熱屬性。最顯著的優勢如下所示。 高效利用空間 柔性PCB更薄,易于切割成復雜的形狀,并且可以彎曲,以適應其所在設備內部的形狀。
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鍵合強度圖2
干貨 | SIP封裝工藝流程
為了降低成本,也在研究用其他金屬絲,如鋁、銅、銀、鈀等來替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是兩種金屬表面緊緊接觸,控制時間、溫度、壓力,使得兩種金屬發生連接。表面粗糙(不平整)、有氧化層形成或是有化學沾污、吸潮等都會影響到鍵合效果,降低鍵合強度。熱壓焊的溫度在 300℃~400℃,時間一般為 40ms(通常,加上尋找鍵合位置等程序,鍵合速度是每秒二線)。超聲焊的優點是可避免高溫,因為它用20kHz~60kHz的超聲振動提供焊接所需的能量,所以焊接溫度可以降低一些。將熱和超聲能量同時用于鍵合,就是所謂的熱超聲焊。與熱壓焊相比,熱超聲焊最大的優點是將鍵合溫度從 350℃降到250℃左右(也有人認為可以用100℃~150℃的條件),這可以大大降低在鋁焊盤上形成 Au-Al 金屬間化合物的可能性,延長器件壽命,同時降低了電路參數的漂移。在引線鍵合方面的改進主要是因為需要越來越薄的封裝,有些超薄封裝的厚度僅有0.4mm 左右。所以引線環(loop)從一般的200 μ m~300 μ m減小到100μm~125μm,這樣引線張力就很大,繃得很緊。另外,在基片上的引線焊盤外圍通常有兩條環狀電源 / 地線,合時要防止金線與其短路,其最小間隙必須>625 μ m,要求鍵合引線必須具有高的線性度和良好的弧形。 4.1.5等離子清洗 清洗的重要作用之一是提高膜的附著力,如在Si 襯底上沉積 Au 膜,經 Ar 等離子體處理掉表面的碳氫化合物和其他污染物,明顯改善了Au 的附著力。等離子體處理后的基體表面,會留下一層含氟化物的灰色物質,可用溶液去掉。同時清洗也有利于改善表面黏著性和潤濕性。
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塑膠的結構設計:加強筋篇(上)
首先,我們需要了解什么叫做剛度,同時不要與強度混淆。 剛度:是指材料或結構在受力時抵抗彈性變形的能力,它是材料或結構彈性變形難易程度的表征。 強度:是指表示工程材料抵抗斷裂和過度變形的力學性能之一。 它們之間的側重點不同: 強度側重于材料遭破壞的極限,超過了物體的強度,則物體就會被破壞。 剛度側重于材料在某種條件下抵抗外界“破壞”的能力,變形后物體可以恢復。 因此,在表征塑膠件的變形程度時,我們更多提及的是剛度。 材料力學中,彈性模量與相應截面幾何性質的乘積表示為各類剛度,如GI為扭轉剛度,EI為彎曲剛度,EA為拉壓剛度。 下面主要對塑膠件的彎曲剛度進行介紹,塑膠件的彎曲剛度可以通過梁的截面彎曲剛度EI來表征,梁的截面彎曲剛度EI等于彈性模量E和梁截面關于中性軸的慣性矩I的乘積。 由此可見,抗彎剛度包含E和I兩個因素,即提高塑膠件的彈性模量E或塑膠件截面慣性矩I,都可提高塑膠件的彎曲剛度。 1、彈性模量 彈性模量可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標,材料在彈性變形階段,其應力和應變成正比例關系(即符合胡克定律),其比例系數稱為彈性模量。其值越大,使材料發生一定彈性變形的應力也越大,即材料剛度越大,即在一定應力作用下,發生彈性變形越小。 彈性模量是材料的一個固有的特性,從宏觀角度來說,是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度,從微觀角度來說,則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。 塑膠件的彈性變形,本質上就是分子鏈段的運動或內旋轉,分子鏈段的運動或內旋轉的難易程度可視為彈性模量的大小。
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SIP封裝工藝流程
4.1.4引線鍵合 在塑料封裝中使用的引線主要是金線,其直徑一般為0.025mm~0.032mm。引線的長度常在1.5mm~3mm之間,而弧圈的高度可比芯片所在平面高 0.75mm。 鍵合技術有熱壓焊、熱超聲焊等。這些技術優點是容易形成球形(即焊球技術),并防止金線氧化。為了降低成本,也在研究用其他金屬絲,如鋁、銅、銀、鈀等來替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是兩種金屬表面緊緊接觸,控制時間、溫度、壓力,使得兩種金屬發生連接。表面粗糙(不平整)、有氧化層形成或是有化學沾污、吸潮等都會影響到鍵合效果,降低鍵合強度熱壓焊的溫度在 300℃~400℃,時間一為 40ms(通常,加上尋找鍵合位置等程序,鍵合速度是每秒二線)。超聲焊的優點是可避免高溫,因為它用20kHz~60kHz的超聲振動提供焊接所需的能量,所以焊接溫度可以降低一些。將熱和超聲能量同時用于鍵合,就是所謂的熱超聲焊。與熱壓焊相比,熱超聲焊最大的優點是將鍵合溫度從 350℃降到250℃左右(也有人認為可以用100℃~150℃的條件),這可以大大降低在鋁焊盤上形成 Au-Al 金屬間化合物的可能性,延長器件壽命,同時降低了電路參數的漂移。在引線鍵合方面的改進主要是因為需要越來越薄的封裝,有些超薄封裝的厚度僅有0.4mm 左右所以引線(loop)從一般的200 μ m~300 μ m減小到100μm~125μm,這樣引線張力就很大,繃得很緊。
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一文搞懂封裝缺陷和失效的形式
有時,彎曲產生的應力會導致合點開裂或鍵合強度下降。 影響引線鍵合的因素包括封裝設計、引線布局、引線材料與尺寸、模塑料屬性、引線鍵合工藝和封裝工藝等。影響引線彎曲的引線參數包括引線直徑、引線長度、引線斷裂載荷和引線密度等等。 3.2 底座偏移 底座偏移指的是支撐芯片的載體(芯片底座)出現變形和偏移 如圖所示為塑封料導致的底座偏移,此時,上下層模塑腔體內不均勻的塑封料流動會導致底座偏移。 影響底座偏移的因素包括塑封料的流動性、引線框架的組裝設計以及塑封料和引線框架的材料屬性。薄型小尺寸封裝(TSOP)和薄型方形扁平封裝(TQFP)等封裝器件由于引線框架較薄,容易發生底座偏移和引腳變形。 3.3 翹曲 翹曲是指封裝器件在平面外的彎曲和變形。因塑封工藝而引起的翹曲會導致如分層和芯片開裂等一系列的可靠性問題。 翹曲也會導致一系列的制造問題,如在塑封球柵陣列(PBGA)器件中,翹曲會導致焊料球共面性差,使器件在組裝到印刷電路板的回流焊過程中發生貼裝問題。 翹曲模式包括內凹、外凸和組合模式三種。在半導體公司中,有時候會把內凹稱為“笑臉”,外凸稱為“哭臉”。導致翹曲的原因主要包括CTE失配和固化/壓縮收縮。后者一開始并沒有受到太多的關注,深入研究發現,模塑料的化學收縮在IC器件的翹曲中也扮演著重要角色,尤其是在芯片上下兩側厚度不同的封裝器件上。 在固化和后固化的過程中,塑封料在高固化溫度下將發生化學收縮,被稱為“熱化學收縮”。
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