晶圆封装固化与焊接是保障芯片与外部电路可靠连接的关键环节,其对电加热器的要求聚焦于精准控温、稳定输出、适配工艺场景三大核心,具体可按两大工艺场景拆分明确。
一、封装固化工艺:针对胶黏剂的 “温和精准控温”封装固化主要用于导电胶(Die Attach 胶)或底部填充胶的固化,核心是让胶黏剂达到稳定的黏结强度与绝缘 / 导电性能,对电加热器要求如下:
1.温度精度与范围控制:
(1)固化温度通常在150–250℃(不同胶黏剂配方差异),电加热器需将温度波动控制在 **±1℃以内 **。温度过高会导致胶黏剂老化、脆化,过低则固化不充分,出现黏结力不足或长期可靠性问题。
(2)需支持 “分段控温”,例如先低温(120℃)预热去除胶内溶剂,再升温至固化温度保温,最后降温,避免溶剂快速挥发产生气泡。
2.热均匀性:
(1)加热区域(如固化炉托盘、芯片载台)的温度差需≤2℃。若局部温度不均,会导致胶黏剂收缩不一致,在芯片与引线框架间产生应力,引发芯片开裂或焊点脱落。
(2)升温速率可控:升温速率需控制在5–10℃/min,避免快速升温导致胶黏剂内部产生热应力,尤其对薄晶圆(≤50μm),过快升温易造成晶圆翘曲。
二、焊接工艺:
针对焊料的 “快速稳定控温”封装焊接常见于倒装焊(Flip Chip)或引线键合后的焊点加固,核心是让焊料(如无铅焊料 Sn-Ag-Cu)熔化并形成可靠焊点,对电加热器要求更侧重 “高温快速响应”:
1.更高温度范围与抗热疲劳性:
焊接温度需覆盖焊料熔点(通常200–300℃,无铅焊料熔点高于传统锡铅焊料),电加热器需长期耐受 350℃以上高温而不失效,加热元件(如电阻丝、加热膜)需具备抗热疲劳性,避免频繁冷热循环导致断裂。
2.更快升温速率与恒温稳定性:需支持10–20℃/min 的快速升温,快速达到焊料熔点以缩短焊接时间,提升量产效率;同时在保温阶段(通常 5–10 分钟),温度波动需≤±0.5℃,防止焊料反复熔化 - 凝固影响焊点形态。
3.局部加热适配性(针对精密焊接):对引线键合后的局部焊点固化,需采用小型化加热模块(如加热头、微型加热片),加热器尺寸需适配焊点区域(最小可至 0.5mm×0.5mm),避免加热范围过大影响周边元器件(如塑封料)。
4.材料兼容性:加热表面需采用抗焊料腐蚀的材料(如镀镍不锈钢、陶瓷涂 层),防止焊料飞溅粘连导致加热器污染或短路,同时避免金属离子迁移污染芯片。
三、共性核心要求:
适配封装量产与可靠性无论固化还是焊接,电加热器均需满足半导体封装的量产与可靠性需求:
1.长寿命与低故障率:封装线稼动率通常要求≥90%,电加热器需连续工作 10000 小时以上无故障,减少设备停机维护时间。
2.智能化控制接口:需支持与封装设备的 PLC 系统联动,实时反馈温度数据,实现自动补偿(如因散热导致的温度漂移),避免人工干预误差。
3.安全性:具备过温保护(如温度超过设定值 10℃时自动断电)、绝缘保护(加热模块与设备壳体绝缘电阻≥100MΩ),防止漏电或高温损坏其他部件。