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影晌ACF互连器件可靠性的因素用硅胶滚轮、粘尘笔 除尘
来源:粘尘垫|粘尘滚筒 作者:苏州顺腾净化科技有限公司 日期:2012年03月27日 访问次数:
AcF互连器件的可靠性是通过器件的接触电阻和粘结强度两个指标来衡量的。影响ACF’互连器件可靠性的主要因素包括各向异性导电胶膜的物理特性、粘结工艺参数、外界环境的干扰等。
    大量研究表明,对于各向异性导电胶来说,合适的粘结温度、粘结压力、粘结升温速度、降温条件及固化环境和固化时间是至关重要的;其次,芯片凸台与基板的金属底盘或ITO电路的对
准度、芯片凸点与基板焊区的平整度和刚度等粘结工艺参数或材料特征对AcF互连器件的可靠性均有很大影响;热循环载荷、热冲击、高温高湿等环境及外来冲击载荷也会影响AcF互连器件的
可靠性。此外,各向异性导电胶的物理特性对c0G器件的可靠性也有很大影响。
    (1)各向异性导电胶的物理特性
    各向异性导电胶膜中的胶体弹性模量、导电粒子含量,以及导电颗粒直径的波动等物理特性对c0G器件的可靠性有很火影响。
    一般情况,导电粒子在AcF中占3%~15%的体积比例。粒子的直径一般为3~5岬。由于导电粒子的存在,AcF的电学、热学及机械性能均被改变。有研究发现,随着导电粒子的增加,器件的接触电阻逐渐减小并逐渐趋于稳定;在AcF中加入适量非导电粒子,各向异性导电胶膜的玻璃化转化温度(瓦)和导电胶的储能模量均会增大,有利于提高连接强度;各向异性导电胶膜的弹模量也是评价电子器件可靠性的一项重要参数;另外,导电颗粒直径的波动对互连电性能有较大影响,一般情况下,导电粒子的直径都是在一定误差范围内波动的。在粘结的过程中,直径较大的粒子先发生变形。当变形到一定程度后,直径较小的粒子才开始变形。粘结结束后,原来直径较大的粒子变形就较大,它与芯片凸台或者基板底盘的接触面积自然也较大,导电性能就
好。卡u反,直径较小的粒子导电性能就较差。因此,接触电阻还与颗粒直径分布和接触面的焊合稗度有关。
    (2)粘结工艺参数
    大量研究表明,适当的粘结温度、粘结压力、粘结升温速度、降温条件,以及固化环境和固化时间对于形成良好的机械强度及电接触至关重要。另外,粘结工艺参数对AcF互连器件的可靠
性也有很大影响。
    ①粘结温度对ACF互连可靠性的影响。提高粘结温度可降低ACF的表面能,促进ACF的润湿和流动,能够提高互连的结合强度。
    通过对不同粘结温度条件(160~C、180~C、200~C、220~C、240~C,固化时间10s)下的试验发现:各向异性导电胶膜在低于160℃时只有26%被固化,胶体中只有线型纤维形成,而没有形
成网状纤维,因而粘结强度较低;在180~O~H 200~C~-,ACF的固化程度分别为74%~W 83%,而且在胶体中有网状纤维形成;然而,在粘结温度高于200~C~,虽然ACF的固化程度达90%以上,
但会使聚合物的物理特性发生退化,而且会增加聚合物中的气泡与裂纹等缺陷,严重影响ACF连接的机械稳定性。
    因此,粘结温度太低,聚合物的固化程度不足,交联反应不充分;温度太高,则固化速度过快,使得聚合物不能充分流动、导电颗粒没有足够的时间分布于凸点和底盘之间,而无法形成良好的电连接。
    160~190~C的范围内,固化程度也随粘结温度的升高而提高用硅胶滚轮粘尘笔 除尘,而且界面的浸润程度也会提高,所以在此温度范围内粘结强度随着温度的增加而增加;当粘结温度低于140℃或高于220~C~,器件的接触电阻会明显增加。这是因为,当粘结温度过低时,ACF没有充分地固化,所以在粘结过程结束后,ACF拉伸力不是足够大,从而导致导电粒子的变形(弹性部分)出现回弹现象;当粘结温度过高时,ACF固化速度过快,使得导电粒子没有足够的时间获得最佳变形范围,而且粒子在芯片凸台与基板底盘之间分布不均匀。所以,这两种情况均会导致器件的接触电阻增加。
    当粘结温度达到一定程度后,如果继续升高粘结温度,粘结强度反而会降低用硅胶滚轮粘尘笔 除尘;同时,接触电阻很大程度上决定于ACF的固化程度,与粘结温度的关系不大。
    ②粘结压力对ACF互连可靠性的影响。足够的粘结压力可以使导电颗粒与凸点或金属盘面充分接触,得到足够大的接触面积,降低接触电阻。在芯片与挠性基板的ACF互连试验中发现:粘结压力在70~90N/bump为佳。
    各向异性导电胶膜在粘结时,随着粘结压力的增加,接触电阻会迅速下降,然后渐渐趋于平稳,当压力超过90N/bump时,接触电阻开始增加。这是因为导电粒子与芯片凸点和焊区的接触
面积随着压力的增加而增加,接触电阻就会减少;但是,压力继续增大时,导电粒子的导电层就会被压破,甚至整个导电粒子被压碎,从而导致接触电阻增加;另外,压力太大也可能导致凸点发生严重变形和表面发生破坏,使得凸点与【一点之间的间隙变小,进而使相邻凸点之间出现“桥连”。
    ⑨粘结升温速度对ACF互连可靠性的影响。在总的粘结时间固定不变的条件下用硅胶滚轮粘尘笔 除尘,增加升温速度必然引起固化时间的减小。粘结强度随升温速度的降低而降低。
    ④粘结时的残余应力对ACF互连可靠性的影响。ACF在粘结时由于热压力产生的残余应力会影响互连可靠性,因此,ACF互连粘结后应该有一个较高温度的后处理环境来消除粘结残余应
力的过程,以提高产品的粘结可靠性。经过热循环实验后的接触电阻变化也越小。
    ⑤金属凸台和基板焊区的平整度对ACF互连可靠性的影响。电路的金属凸台和基板焊区的平整度不均匀,各向异性导电胶的膜粘结后,它会直接或间接地影响电子元件接触电阻的大小和
导电粒子的均匀程度。
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