TO型陶瓷封装外壳可靠性研究

对于航空航天等高可靠领域,封装的可靠性直接决定电子产品的安全性能,提高外壳封装的可靠性对于半导体行业具有重大的意义。针对TO型陶瓷外壳,研究了封装材料、垫片尺寸和成品引线裁切等因素对外壳气密性、平面度的影响,进而提高了TO型陶瓷外壳使用的长期可靠性。研究结果表明,底盘材料采用WCu代替TU材料,钎焊后外壳底面及芯区平面度可以控制在0.05 mm以下。通过选取合适的垫片尺寸及优化引线裁切模具,可以显著地提高外壳的可靠性。     

10号优质碳钢管壳结构改进和性能优化

通过对10号优质碳素结构钢、玻璃熔封件的热应力计算,阐明了10号优质碳素结构钢、玻璃熔封结构的可行性。通过采取控制玻璃用量、合理设计孔口、烧结模具、优化工艺过程等手段,解决了熔封件玻璃开裂、漏气和管壳的抗蚀性等问题。机械和温度应力试验表明,采用该材料的金属电子封装外壳漏气速率不超过1×10-3Pa.cm3/s,并能承受24h盐雾试验。     

高压大功率芯片封装的散热研究与优化设计

针对单片高压功率集成电路芯片,利用Flo THERM软件,建立三维结构的封装模型,并对各模型进行了仿真。研究了在不同基片材料、不同粘结层材料、不同封装外壳条件下封装模型的温度变化情况,分析得出一个最优的封装方案。结果表明,当基片材料采用BeO陶瓷、粘结层采用AuSn20合金焊料、封装外壳采用金属Cu时,该封装模型的温度最低、散热效率最高。     

一种半导体探测器气密性封装结构和工艺优化

结构和工艺设计优化已经成为封装必不可少的步骤。随着探测器封装尺寸越来越小以及可靠性要求的不断提高,气密性封装结构向表面贴装、超薄型、芯片与封装体面积比更高的方向转变,封装结构和封装工艺的设计成为可靠性、成品率和成本的关键。骑跨式贴片半导体辐射探测器陶瓷封装中,存在芯片粘接衬底、密封环、引脚与HTCC陶瓷件钎焊处有Ag72Cu28焊料堆积、爬行的现象,以及芯片的Au80Sn20焊接层存在空洞大而又无法通过X射线照相或芯片粘接的超声检测来筛选剔除不合格的问题,分析原因并通过优化封装结构、改进封装工艺等解决封装的质量和可靠性。实际生产结果表明,结构优化、工艺改进有效地简化了外壳结构,减少了制造工序步骤,并提高了芯片烧结质量和成品率,降低了封装成本。     

大功率LED封装界面材料的热分析

基于简单的大功率LED器件的封装结构,利用ANSYS有限元分析软件进行了热分析,比较了四种不同界面材料LED封装结构的温度场分布。同时对纳米银焊膏低温烧结和Sn63Pb37连接时的热应力分布进行了对比,得出纳米银焊膏低温烧结粘接有着更好的热机械性能。     

高温高压应用环境下陶瓷外壳设计加工及可靠性评估

为满足碳化硅二极管在高温(大于200 ℃)、高压(大于20 kV)环境下的应用需求,采用注浆成型的陶瓷加工工艺制作了一款三腔室外壳。与传统塑料封装相比,陶瓷外壳提高了器件的工作温度和绝缘耐压特性,发挥了碳化硅材料的高温应用优势。针对高低温循环试验后因材料形变导致陶瓷外壳开裂的问题,使用Ansys软件仿真了温度变化导致的结构应力,并优化了外壳隔墙结构,优化后的外壳结构通过了环境应力试验。参照此结构可以采用单腔室、双腔室、多腔室的结构开发出不同电压等级外壳。同样,参照此结构可以采用不同大小的腔室开发出不同正向整流能力的外壳。     

多层陶瓷封装外壳的微波设计

随着微电子器件的发展，集成度越来越高，不断向高频、高功率应用迈进，对其封装技术的发展也提出了更高要求。本文以一个场效应管封装外壳的微波设计为例，探讨了微波三维结构仿真技术在封装外壳设计上的应用，证明对封装外壳进行合理的微波设计，可以有效地提高器件的微波性能。     

密封测试中盖板结构对器件应力影响的有限元分析

针对器件在密封检测过程中的失效现象,采用ABAQUS有限元模拟软件,建立失效器件外壳的密封试验三维仿真模型,分别对失效结构封装件和改进结构封装件进行密封测试环境下的应力计算分析。计算结果从理论上解释了失效结构在密封试验时易出现严重的因瓷件微裂纹或开裂引起的失效现象。盖板的结构直接影响外壳整体应力的形式,通过结构调整,封装件薄弱区(外壳瓷件区域)的拉应力仅为原结构的63.3%,表明通过盖板结构的改进可有效避免该类失效现象,对封装可靠性的设计有一定的指导意义。     

电子封装用钢基体外壳除氢研究

钢基体（如10#钢）外壳在混合集成电路中大量使用,该外壳生产时,会接触或产生大量氢气。研究表明,密封电子器件中的氢会导致砷化镓、氮化镓等半导体芯片失效,影响器件长期可靠性。本文研究了电子封装用钢基体外壳内部的氢含量,分析了当前典型制备工艺下氢含量的产生原因,对比了不同镀种外壳的氢含量差异,并讨论了产生差异的原因。针对烧结及镀覆工序展开除氢试验,对经过低温/高温激发的封盖密封外壳,进行了氢含量测试,并获得了氢含量规律。研究结果为外壳制备提供了建议,也为外壳后续使用提供了依据。     

表面镀层对封帽质量的影响

气密封装工艺技术是混合电路制造的关键技术。在可靠性要求较高的场合,对混合电路产品提出了水汽含量、漏气率和粒子碰撞噪声检测(PIND)合格率的指标要求。封装内部的多余物对电子器件的可靠性带来严重影响。主要从盒体的表面镀层方面进行讨论,分析了不同的金属化结构和不同的镀层厚度对气密封装的影响。实验表明,当封装使用的压力较大时,化学镀镍外壳的镀层容易出现裂纹,造成外壳锈蚀。外壳使用化学镀镍、电镀金结构时,其PIND不合格率较高。当镀层厚度超标时,不仅PIND不合格率较高,也会出现漏气问题。     

提高金属材料离子注入效益的一条新途径

本文评述了在金属材料领域中应用离子注入技术的现状;阐明了提高离子注入效益的一条新途径:不仅以离子注入技术改变工模具的性能,延长其使用寿命,而且以离子注入技术来显著提高金属产品的质量。文末还对进一步发展离子注入的前景做了展望。     

Ni基16Cr4B4Si粉末激光成形试验研究

通过铜、镍-铜混合粉末等材料的激光成形试验,详细探讨了激光各参数对烧结金属粉末成形过程的影响,为金属粉末的激光烧结成形提供了依据.     

Heat‐Free Fabrication of Metallic Interconnects for Flexible/Wearable Devices

Exploiting interfacial excess (Γ), Laplace pressure jump (ΔP), surface work, and coupling them to surface reactivity have led to the synthesis of undercooled metal particles. Metastability is maintained by a core–shell particle architecture. Fracture of the thin shell leads to solidification with concomitant sintering. Applying Scherer's constitutive model for load‐driven viscous sintering on the undercooled particles implies that they can form conductive traces. Combining metastability to eliminate heat and robustness of viscous sintering, an array of conductive metallic traces can be prepared, leading to plethora of devices on various flexible and/or heat sensitive substrates. Besides mechanical sintering, chemical sintering can be performed, which negates the need of either heat or load. In the latter, connectivity is hypothesized to occur via a Frenkel's theory of sintering type mechanism. This work reports heat‐free, ambient fabrication of metallic conductive interconnects and traces on all types of substrates.     

ZnO-TiO2系微波介质陶瓷的研究进展

从掺杂金属氧化物改性、低温烧结以及应用研究三个方面综述了ZnO-TiO2系微波介质陶瓷的研究进展,提出其主要发展方向为:掺杂金属阳离子改性;采用物理法或半化学法降低颗粒半径,提高反应活性;掺杂适量氧化物或玻璃助烧剂,实现ZnO-TiO2系陶瓷的低温烧结;深入研究瓷体与内电极的作用机理,设计出优良的多层片式微波器件.     

激光选区烧结Ni基金属粉末的熔凝特征

研究了激光选区烧结Ni基金属粉末的熔凝特征。研究发现熔池形状对烧结成形件的凝固特征有重要的影响 ,实验结果表明 ,烧结成形材料呈多层结构 ,且在每一层中显微结构的形貌和成分分布又是不均匀的。并探讨了激光动态烧结成形这种组织结构的基本机制     

一种用于MLCC的10Pd90Ag内电极浆料

介绍了片式多层瓷介电容器用10Pd90Ag内电极浆料的研制结果,该材料采用10Pd90Ag合金粉,配合优选的有机载体,非常适合与低于960℃的烧结温度的瓷料匹配,可以节约大量成本。     

Non-destructive imaging of defects in Ag-sinter die attach layers – A comparative study including X-ray,Scanning Acoustic Microscopy and Thermography

In typical power electronic modules several semiconductor dies such as MOSFET or IGBT are soldered to a DBC substrate. During module production the quality of the solder layers can be monitored by the use of X-ray inspection and the void rate can be determined. Recently, the more robust Ag-sinter technology is deployed for attaching the power dies to the substrate, especially for high reliability or high temperature requirements. Besides voiding also adhesion problems can occur during sintering due to multiple reasons (e.g. contamination). In contrast to volume defects, pure adhesion problems cannot be detected by means of X-rays. Accordingly, other methods have to be applied for process monitoring. The present investigation compares the advantages and disadvantages of different non-destructive imaging techniques towards the detection of defects in sinter layers. Besides X-ray, Scanning Acoustic Microscopy (SAM) and Lock-in Thermography methods (DLIT + ILIT) were studied and evaluated in terms of suitability for detecting different defect types, resolution (minimum defect sizes), inspection time and possible integration into the assembly process.     

喷墨印制PCB用新型纳米银导电油墨的研发现状及趋势

喷墨打印加成法制造电路板,可明显改善传统减成法效率低、成本高、污染重等缺点,因而受到业内广泛关注。该方法所使用的新型功能材料纳米银导电油墨,因具有烧结温度低、导电性能好等优点,近年来成为全球电子油墨行业的研发热点之一。文章详细介绍了纳米银油墨在印制电子产品电路制作领域的应用,并对喷印纳米金属油墨的技术要求、纳米银油墨的特点及主要不足进行了评述,重点展示了全球纳米银油墨的产品开发动态,同时对新型喷印纳米金属油墨的制备与研发提出了一些建议。     

Micro fabrication of stainless steel micro components using soft moulding and aqueous slurry

Presented is a fabrication process of stainless steel micro components. The fabrication process is divided into two main parts. In the first part, high quality SU-8 master moulds and their negative replicas from soft moulds are produced using photolithography and soft moulding techniques, respectively. The second part includes preparation of stainless steel slurry, filling the soft mould, obtaining the green parts, de-binding and sintering to the finial parts. The metallic slurry is investigated in details and the optimum dispersant and binder are obtained. Two different sintering conditions are investigated, vacuum and forming gas atmospheres. The effect of sintering atmospheres and temperatures on both density and linear shrinkage of the micro components are studied in details. The results show high quality micro components the same quality as the master moulds. The maximum sintered density and linear shrinkage are obtained when the samples are sintered in vacuum at 1350 °C and found to be 98.1% and 17.97%, respectively. The surface roughness of the sintered micro components is also investigated.