大腔体陶瓷封装中平行缝焊的密封可靠性设计

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作者 丁荣峥 田爽 肖汉武 《电子与封装》 2024年第10期1-8,共8页

随着平行缝焊腔体尺寸的增大,尤其在中温共烧陶瓷封装和薄型高温共烧陶瓷封装中,常常存在平行缝焊的密封成品率相对较低和气密性可靠性相对较差的问题。通过分析氧化铝陶瓷封装的密封失效原因,提出优化平行缝焊可伐焊框和盖板的结构设... 随着平行缝焊腔体尺寸的增大,尤其在中温共烧陶瓷封装和薄型高温共烧陶瓷封装中,常常存在平行缝焊的密封成品率相对较低和气密性可靠性相对较差的问题。通过分析氧化铝陶瓷封装的密封失效原因,提出优化平行缝焊可伐焊框和盖板的结构设计来提升密封可靠性。以采用FC-CPGA570封装形式的某型DSP电路为例进行仿真和验证,通过降低钎焊残余热应力、增加缓冲结构、采用盖板轻量化设计,实现了很好的密封成品率及好的密封可靠性,为同类产品乃至低温共烧陶瓷封装的气密性设计、可靠性提升提供参考。 展开更多

关键词 陶瓷封装 气密性 平行缝焊 封装设计 密封可靠性

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面向大算力应用的芯粒集成技术 被引量：2

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作者 王成迁 汤文学 +2 位作者 戴飞虎 丁荣峥 于大全 《电子与封装》 2024年第6期42-47,共6页

随着先进制程接近物理极限,摩尔定律已无法满足人工智能大算力需求。芯粒技术被公认为延续摩尔定律,提升芯片算力的最有效途径。针对芯粒技术研究热点,从集成芯片的应用与发展、典型芯粒封装技术、芯粒技术的挑战和机遇方面进行了系统... 随着先进制程接近物理极限,摩尔定律已无法满足人工智能大算力需求。芯粒技术被公认为延续摩尔定律,提升芯片算力的最有效途径。针对芯粒技术研究热点,从集成芯片的应用与发展、典型芯粒封装技术、芯粒技术的挑战和机遇方面进行了系统性的梳理。详细列举了当前芯粒技术的应用成果,分析了2.5D、3D堆栈以及3D FO封装技术特点。 展开更多

关键词 大算力 芯粒 芯粒封装 摩尔定律

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一种陶瓷封装AuSn熔封孔洞控制新工艺方法

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作者 颜炎洪 徐婷 +2 位作者 杨清 肖汉武 丁荣峥 《中国集成电路》 2024年第8期62-67,共6页

气密性封装工艺广泛应用于高可靠电子元器件封装领域。目前气密性封装主要采用Au80Sn20合金作为连接材料将盖板和管壳进行密封,但是由于陶瓷管壳基底上的钨金属层在固化时会收缩,使得焊环金属化区中间低两边高,呈凹字型。传统熔封盖板... 气密性封装工艺广泛应用于高可靠电子元器件封装领域。目前气密性封装主要采用Au80Sn20合金作为连接材料将盖板和管壳进行密封,但是由于陶瓷管壳基底上的钨金属层在固化时会收缩,使得焊环金属化区中间低两边高,呈凹字型。传统熔封盖板上焊料为平板型,若焊接时焊料流淌性不足,焊缝中的气孔无法排出,很容易在焊接区形成孔洞。本文首先将Au78Sn22合金焊片置于表面镀金的盖板上,在305℃真空环境下进行预熔,Au78Sn22合金焊片融化后呈凸起的弧形,冷却后牢固地结合于盖板表面。再将预熔好的盖板置于陶瓷管壳密封区上,使用回流炉进行合金熔封。由于焊料熔化后形成弧形,更加贴合管壳封接面,在进行合金熔封时有助于焊缝中气孔的排出,减少孔隙率,提升密封装强度及密封可靠性。通过本文所述方法所制备的器件,封接面几乎无孔隙,满足合金熔封质量要求。该方法有助于提高元器件封装质量,在行业内具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 气密性封装 孔隙率 工艺参数 最佳效果

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CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究 被引量：8

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作者 丁荣峥 杨轶博 +2 位作者 陈波 朱媛 高娜燕 《电子与封装》 2012年第12期9-13,17,共6页

多功能、高性能、高可靠及小型化、轻量化是集成电路发展的趋势。以航空航天为代表的高可靠应用中,CBGA和CCGA形式的封装需求在快速增长。CLGA外壳/基板植球或植柱及二次组装之后的使用过程中,常出现焊接不良或其他损伤而导致电路失效,... 多功能、高性能、高可靠及小型化、轻量化是集成电路发展的趋势。以航空航天为代表的高可靠应用中,CBGA和CCGA形式的封装需求在快速增长。CLGA外壳/基板植球或植柱及二次组装之后的使用过程中,常出现焊接不良或其他损伤而导致电路失效,因此需要进行植球植柱焊接返工。在返工过程中,除对焊接外观、焊接层孔隙等进行控制,研究返工过程对植球植柱焊盘镀层的影响也是保证焊接可靠性的重要工作。一次返工后焊盘表面镀金层已不存在,镀镍层也存在被熔蚀等问题,这都对返工工艺及返工后的电路可靠性提出了挑战。文章主要研究返工中镀镍层熔蚀变化趋势以及随返工次数增加焊球/焊柱拉脱强度和剪切强度的变化趋势,并分析返工后电路植球植柱的可靠性。 展开更多

关键词 CBGA CCGA 植球 植柱 返工 可靠性

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封装腔体内氢气含量控制 被引量：16

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作者 丁荣峥 李秀林 +2 位作者 明雪飞 郭伟 王洋 《电子产品可靠性与环境试验》 2012年第2期1-5,共5页

目前,对密封腔体内的水汽、二氧化碳、氧气含量的研究比较多,内部水汽含量控制在≤5 000 ppm、氧气控制在≤2 000 ppm、二氧化碳控制在≤4 000 ppm、氦气控制在≤1 000 ppm的密封工艺技术已解决[9],氢气含量控制的研究则未见报道。对于... 目前,对密封腔体内的水汽、二氧化碳、氧气含量的研究比较多,内部水汽含量控制在≤5 000 ppm、氧气控制在≤2 000 ppm、二氧化碳控制在≤4 000 ppm、氦气控制在≤1 000 ppm的密封工艺技术已解决[9],氢气含量控制的研究则未见报道。对于一些气密性要求高的封装应用领域,还需要控制氢气含量,如MEMS、GaAs电路等。分析了平行缝焊、Au80Sn20合金封帽的导电胶、合金烧结的器件的内部氢气含量,并分析了125℃168 h和125℃1 000 h贮存前后氢气含量的变化情况;在试验的基础上,提出了氢气的主要来源和针对性的工艺措施,并取得了期望的结果:密封器件经过125℃、1 000 h贮存后的氢气含量也能控制在≤4 000 ppm。 展开更多

关键词 气密封装 内部气氛 氢气含量

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倒装芯片拉脱试验分析与测试方法改进研究 被引量：2

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作者 丁荣峥 马国荣 +1 位作者 陈波 杨轶博 《电子产品可靠性与环境试验》 2013年第5期29-32,共4页

倒装芯片工艺越来越广泛地应用于芯片与管壳/基板互连中。目前,倒装芯片拉脱试验均采用GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》方法 2031倒装片拉脱试验。随芯片面积的增大及倒装芯片种类的增多,方法 2031中关于拉开棒与芯片表面法... 倒装芯片工艺越来越广泛地应用于芯片与管壳/基板互连中。目前,倒装芯片拉脱试验均采用GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》方法 2031倒装片拉脱试验。随芯片面积的增大及倒装芯片种类的增多,方法 2031中关于拉开棒与芯片表面法线方向5°范围内无冲击拉芯片的测试,使用该方法所获得的试验数据不准确,与真实值偏差大。针对这一问题,进行了测试方法的改进研究,降低了测试夹具导致的测量误差,从而获取了高可信度的倒装芯片拉脱强度数据。 展开更多

关键词 倒装片 拉脱试验 测试方法

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UV固化工艺及设备 被引量：2

7

作者 丁荣峥 高辉 +2 位作者 章文 张顺亮 曾丽君 《电子与封装》 2005年第9期10-12,16,共4页

本文介绍了划片后UV膜的固化处理工艺,以及通过UV工艺提高划片质量和提高生产效率、提高划片刀的寿命。文中着重讨论了如何实现UV固化以及设备的制作和调整,对UV固化工艺和设备开发有很好的参考价值。

关键词 UV固化 紫外光

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高密度高可靠CQFN封装设计 被引量：11

8

作者 丁荣峥 马国荣 +1 位作者 宋旭峰 史丽英 《电子与封装》 2013年第12期1-5,共5页

文中阐述了高速、高性能集成电路所需高密度、高可靠的表面贴装型陶瓷封装,讨论了多层高温共烧陶瓷工艺如何设计与塑料封装QFN完全兼容。结合0.50 mm节距CQFN72外壳设计,就如何解决CQFN封装的散热、高频电性能、薄型封装的气密性和结构... 文中阐述了高速、高性能集成电路所需高密度、高可靠的表面贴装型陶瓷封装,讨论了多层高温共烧陶瓷工艺如何设计与塑料封装QFN完全兼容。结合0.50 mm节距CQFN72外壳设计,就如何解决CQFN封装的散热、高频电性能、薄型封装的气密性和结构强度,以及封装电路的二次组装中助焊剂清洗不彻底、焊接层/焊点有空洞和桥连短路、焊点难检查和返工困难等问题进行了论述,为高密度、高性能、高可靠封装提供了新的封装结构和技术途径。 展开更多

关键词 CQFN 热阻 气密性封装 结构强度 组装 可靠性

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气密性封装内部水汽含量的控制 被引量：14

9

作者 丁荣峥 《电子与封装》 2001年第1期34-38,共5页

气密性封装内部水汽含量过高,会使芯片及电连接系统发生各种物理化学反应,从而造成器件参数不稳定甚至失效,为了保证空封半导体器件的可靠性,生产上不仅需要检测器件封装的气密性,而且需对器件内部水汽含量进行有效的控制。因国内许多... 气密性封装内部水汽含量过高,会使芯片及电连接系统发生各种物理化学反应,从而造成器件参数不稳定甚至失效,为了保证空封半导体器件的可靠性,生产上不仅需要检测器件封装的气密性,而且需对器件内部水汽含量进行有效的控制。因国内许多生产单位不具备对内部水汽含量进行有效控制的条件和检测设备,因而通过本文的讨论并采用有效防止水汽存在或引入器件的内部,使水汽含量控制在规定的范围内(GJB548A-96、GJB33A-97规定内部水汽含量为:100±5℃,烘24小时以上,小于5000ppmV,且这是最低要求)。因要使器件(未经钝化处理)无因水汽引起的失效,最稳妥的办法是使器件内部水汽含量小于500ppmv;实际上,对大多数器件内部水汽含量若能保持在1000ppmv 以下即能保证器件可靠运行。我们采用合金烧结芯片、合金封帽的器件其内部水汽含量控制在300ppmV 左右,聚合物导电胶装片、合金封帽的在1200ppmV 左右,银玻璃装片、Pb-Sn-Ag 合金封帽的在3000ppmV 左右,即便有某些偏差,亦能保证内部水汽含量控制在较低的范围内,使生产的器件可靠性大大提高,并能100%通过水汽含量检测。 展开更多

关键词 气密性 内部水汽含量 可靠性

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封装腔体内自由粒子的控制 被引量：3

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作者 丁荣峥 《电子与封装》 2001年第2期24-26,共3页

本文对陶封电路封装腔体内的自由粒子进行了研究分析,阐述了自由粒子的来源、对粒子数量的控制方法和途径并做了PIND 试验。

关键词 封装腔体 自由粒子 工艺控制

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数字隔离器用陶瓷外壳的隔离电压测试 被引量：1

11

作者 丁荣峥 汤明川 +1 位作者 敖国军 史丽英 《电子与封装》 2018年第A01期1-5,8,共6页

数字隔离器提供许多电路正确工作所必需的信号隔离和电平转换，同时也要求数字隔离器防止用户使用中受到电击，保证基本人身安全。数字隔离器所用陶瓷外壳不宜采用GJBl420B-2011半导体集成电路外壳通用规范中的绝缘电阻：50％RH、500VD... 数字隔离器提供许多电路正确工作所必需的信号隔离和电平转换，同时也要求数字隔离器防止用户使用中受到电击，保证基本人身安全。数字隔离器所用陶瓷外壳不宜采用GJBl420B-2011半导体集成电路外壳通用规范中的绝缘电阻：50％RH、500VDC施压持续时间2min、漏电流b≤50nA来控制，而应满足安全法规。分析在设备安全、元件认证等标准的基础上，实际测试记录了陶瓷外壳的各类击穿模式，对比了外壳击穿前后绝缘电阻的变化，并用于陶瓷外壳制造及封装工艺的设计和优化，实现了1．27mm节距CSOP16陶瓷外壳≥3500Vrms@50Hz、1min的电气安全标准要求，建立了陶瓷外壳隔离电压测试基本规范。 展开更多

关键词 数字隔离器 隔离电压 陶瓷小外形封装

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合金焊料盖板选择与质量控制 被引量：1

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作者 丁荣峥 马国荣 +2 位作者 史丽英 李杰 张军峰 《电子与封装》 2014年第2期1-4,共4页

在平行缝焊、储能焊、玻璃熔封、激光焊、合金焊料熔封等密封工艺中,合金焊料密封是高可靠密封的优选工艺。文章针对合金焊料密封工艺中常遇到的密封强度、密封内部气氛、焊缝及盖板耐腐蚀、薄形封装易短路等问题,介绍了通过合金焊料盖... 在平行缝焊、储能焊、玻璃熔封、激光焊、合金焊料熔封等密封工艺中,合金焊料密封是高可靠密封的优选工艺。文章针对合金焊料密封工艺中常遇到的密封强度、密封内部气氛、焊缝及盖板耐腐蚀、薄形封装易短路等问题,介绍了通过合金焊料盖板的选择,从而控制密封强度、密封内部气氛、耐蚀性能和电性能等的质量。 展开更多

关键词 盖板 密封 合金焊料

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Ni-Co合金+Au镀覆陶瓷外壳的引线键合可靠性研究

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作者 丁荣峥 马国荣 +2 位作者 李杰 陈桂芳 史丽英 《电子与封装》 2014年第8期1-7,48,共8页

为了提高陶瓷外壳镀层耐高温变色、耐腐蚀以及长期贮存的能力,带金属零件的陶瓷外壳需采用Co含量在20%~40%的Ni-Co+Au镀覆结构,镀层经退火处理。研究分析了Ni+Au镀覆和NiCo+Au镀覆结构对铝丝楔焊和金丝球焊可靠性的影响,通过常温、300... 为了提高陶瓷外壳镀层耐高温变色、耐腐蚀以及长期贮存的能力,带金属零件的陶瓷外壳需采用Co含量在20%~40%的Ni-Co+Au镀覆结构,镀层经退火处理。研究分析了Ni+Au镀覆和NiCo+Au镀覆结构对铝丝楔焊和金丝球焊可靠性的影响,通过常温、300℃高温贮存1 h、300℃高温贮存24 h后引线键合强度变化、键合面的元素面分布进行量化比较。试验表明Ni+Au和Ni-Co+Au镀覆结构对引线键合强度和可靠性无明显影响;两种镀覆结构的外壳在键合时,键合工艺参数也不需要进行较大的调整;铝丝在Ni-Co+Au镀覆结构与Ni+Au镀覆结构上键合,在键合界面均会生成金铝金属间化合物,但只要金层厚度受控,均不会产生"Kirkendall"失效,相对来讲Ni-Co+Au镀覆结构的缺陷密度较低,生成金铝金属间化合物进程会慢些。 展开更多

关键词 陶瓷外壳 Ni-Co+Au镀层 键合强度 键合可靠性

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回流气氛对无助焊剂倒装焊焊点气孔的影响 被引量：1

14

作者 陈波 高娜燕 丁荣峥 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第12期842-845,852,共5页

研究了不同回流气氛对无助焊剂倒装焊焊点气孔的影响,并分析了氮气、甲酸回流气氛对密封腔体内部气氛含量的影响。研究结果表明,使用甲酸去除倒装芯片焊点表面氧化物后,电路在氮气环境中回流,焊点未产生气孔,且内部气氛能满足国标要求... 研究了不同回流气氛对无助焊剂倒装焊焊点气孔的影响,并分析了氮气、甲酸回流气氛对密封腔体内部气氛含量的影响。研究结果表明,使用甲酸去除倒装芯片焊点表面氧化物后,电路在氮气环境中回流,焊点未产生气孔,且内部气氛能满足国标要求。在回流峰值温度持续时间内保持甲酸浓度不变,也可有效避免焊点气孔产生,但内部气氛含量中二氧化碳和氢气超标。在回流峰值温度持续时间内,真空环境时,因焊料金属氧化物无法充分还原成金属单质,且加热效果不理想,焊点位置易产生气孔,发生率约50%。实际生产中,在回流峰值温度区间先通入甲酸后抽取真空的方式可有效避免气孔产生。 展开更多

关键词 无助焊剂倒装焊 甲酸 真空 气孔 内部气氛

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共晶焊料焊接的孔隙率研究 被引量：15

15

作者 陈波 丁荣峥 +1 位作者 明雪飞 高娜燕 《电子与封装》 2012年第11期9-12,共4页

大功率或高功率密度的高可靠集成电路等通常采用合金焊料焊接芯片,以降低封装热阻和提高芯片焊接的可靠性。合金焊料焊接方式主要有真空烧结、保护气氛下静压烧结、共晶摩擦焊等。不同焊接工艺有其不同的适应性和焊接可靠性。文章以高... 大功率或高功率密度的高可靠集成电路等通常采用合金焊料焊接芯片,以降低封装热阻和提高芯片焊接的可靠性。合金焊料焊接方式主要有真空烧结、保护气氛下静压烧结、共晶摩擦焊等。不同焊接工艺有其不同的适应性和焊接可靠性。文章以高可靠封装常用金基焊料的共晶焊接为例,探讨在相同封装结构、不同共晶焊接工艺下焊接层孔隙率,以及相同工艺设备、工艺条件下随芯片尺寸增大孔隙率的变化趋势。研究结果表明:金-硅共晶摩擦焊工艺的孔隙率低于金-锡真空烧结工艺和金-锡保护气氛静压烧结;同一焊接工艺,随着芯片尺寸变大,其孔隙率变化不显著,但单个空洞的尺寸有明显增大趋势。 展开更多

关键词 共晶摩擦 合金烧结 孔隙率

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陶瓷封装电路恒定加速度试验失效仿真分析 被引量：8

16

作者 杨轶博 丁荣峥 +1 位作者 孙少鹏 张顺亮 《电子与封装》 2014年第3期5-8,共4页

0.50 mm节距CQFP256封装电路在20 000 g恒定加速度试验中出现瓷体开裂失效。利用Ansys Workbench仿真平台,对试验过程进行模拟仿真。结合电路失效照片和夹具实测数值,分析仿真结果,排除了封装设计和加工质量问题。而夹具的加工缺陷是导... 0.50 mm节距CQFP256封装电路在20 000 g恒定加速度试验中出现瓷体开裂失效。利用Ansys Workbench仿真平台,对试验过程进行模拟仿真。结合电路失效照片和夹具实测数值,分析仿真结果,排除了封装设计和加工质量问题。而夹具的加工缺陷是导致电路瓷体开裂的主要原因。改进试验条件重新进行试验,电路100%通过20 000 g试验。 展开更多

关键词 恒定加速度 瓷体开裂 夹具

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双键合点破坏性引线键合拉力试验的测量误差分析 被引量：7

17

作者 黄强 郭大琪 +1 位作者 丁荣峥 张国华 《电子与封装》 2003年第5期13-16,共4页

在双键合点破坏性拉力试验中,吊钩位置及引线的弧线高度会直接影响测量结果,但在GJB 548A中对此并未作出严格的规定。基于此,本文就以上两因素对测量值大小的具体影响进行了讨论,并针对不同的情况提出了相应的改进措施。分析表明,当放... 在双键合点破坏性拉力试验中,吊钩位置及引线的弧线高度会直接影响测量结果,但在GJB 548A中对此并未作出严格的规定。基于此,本文就以上两因素对测量值大小的具体影响进行了讨论,并针对不同的情况提出了相应的改进措施。分析表明,当放置吊钩位置的误差为±10％时,同时当吊钩与两边引线的夹角均为120度,由此所造成的测量偏差为-5～0％,但当两引线间的夹角减小至100度时,测量偏差将达20～29％。可利用带标尺的目镜控制吊钩的位置,同时建议将测试完成后两引线间的夹角大小作为一测试的参数,从而可在一定程度上减小测量的误差,并使得不同测试结果具有直接的可比性。 展开更多

关键词 破坏性键合拉力试验 键合强度 测量误差

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高密度陶瓷封装电设计中噪声控制研究 被引量：3

18

作者 杨轶博 丁荣峥 +1 位作者 高娜燕 李欣燕 《电子与封装》 2013年第9期1-5,共5页

随着陶瓷封装电路密度、频率和速度不断提高,电信号噪声问题凸显。信号噪声本质上源于传输线本身存在的寄生电阻、电容、电感与电信号作用导致的一系列信号质量下降、参考电位不稳定等问题。高频高密度陶瓷电设计常见的信号噪声问题包... 随着陶瓷封装电路密度、频率和速度不断提高,电信号噪声问题凸显。信号噪声本质上源于传输线本身存在的寄生电阻、电容、电感与电信号作用导致的一系列信号质量下降、参考电位不稳定等问题。高频高密度陶瓷电设计常见的信号噪声问题包括反射、串扰和同步开关噪声等。文章分析了陶瓷封装设计中三类噪声产生的原因、危害及解决措施,并基于信号/电源完整性理论,介绍了一款高频高密度陶瓷基板的封装电设计。 展开更多

关键词 信号噪声 反射 串扰 同步开关噪声 信号完整性 电源完整性

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有关QFN72和CQFN72的热阻计算 被引量：3

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作者 贾松良 蔡坚 +1 位作者 王谦 丁荣峥 《电子与封装》 2014年第4期1-4,共4页

文章介绍了QFN72和CQFN72结到外壳的等效热路分析及结到外壳热阻θJC的简化计算方法,结果表明原设计下CQFN72的热阻约为1.25 K·W-1,几乎是QFN72的一倍。优化CQFN热设计的主要途径是适当减薄陶瓷基板厚度、在陶瓷基板中嵌入钨柱阵... 文章介绍了QFN72和CQFN72结到外壳的等效热路分析及结到外壳热阻θJC的简化计算方法,结果表明原设计下CQFN72的热阻约为1.25 K·W-1,几乎是QFN72的一倍。优化CQFN热设计的主要途径是适当减薄陶瓷基板厚度、在陶瓷基板中嵌入钨柱阵列、芯片减薄和采用金基焊料焊接等。从CQFN热设计考虑,不应在主散热区热沉下采用4J29或4J42焊接垫片,否则会使热阻θJC增大10%以上。 展开更多

关键词 QFN CQFN 封装 热阻 热设计

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硅基密封气密性及结构强度研究 被引量：1

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作者 吉勇 高娜燕 +3 位作者 燕英强 明雪飞 陈波 丁荣峥 《电子与封装》 2014年第8期15-17,48,共4页

探讨了硅基气密性封装的可行性,将电镀镍-金镀层的柯伐盖板、密封区金属化的硅基板用金锡焊料片通过熔封形成密封。硅是一种脆性材料,在硅基气密性密封结构中,需要研究气密性封装腔体大小对结构强度的影响(规律),以及可承受的压力。试... 探讨了硅基气密性封装的可行性,将电镀镍-金镀层的柯伐盖板、密封区金属化的硅基板用金锡焊料片通过熔封形成密封。硅是一种脆性材料,在硅基气密性密封结构中,需要研究气密性封装腔体大小对结构强度的影响(规律),以及可承受的压力。试验结果表明,腔体小于11 mm×27 mm时(腔体高度不限),350μm厚度的硅基板可直接与柯伐盖板密封,密封结构中的硅基板不会碎裂且可承受至少0.1 MPa的压力。 展开更多

关键词 硅基封装 气密性 结构强度

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