上海精密计量测试研究所　赵　颖　宋　翔



论粘片流程中胶粘剂的选择研究

上海精密计量测试研究所赵颖宋翔

市面上用于粘片流程的胶粘剂各类繁多，属性各异。选择导电胶还是绝缘胶，选择高温胶还是耐温一般的普通胶，陶瓷封装应该选择哪些胶种，SMD封装应该选择哪些胶种，单片电路和混合电路在胶粘剂的选择上有无区别，当如何区分，是否可以混用，是本文探讨的重点。只有根据器件属性正确选择相应的胶种及胶体属性，才能保证器件可以行使正常功能，才能确保器件乃至工程的最终可靠性。

胶粘剂；导电胶；绝缘胶

1　引言

一只可以使用的成品半导体器件，从最开始的投料生产，到拿到用户手里执行预定功能，前前后后要经过大大小小的十余道工序，像镜检、清洗、粘片、键合、再清洗、烧结、封帽，每一个步骤都是一个大浪淘沙的过程，更是一个控制工艺精准度的过程［1］。粘片作为其中一个必不可少的环节，承载了将管芯与管壳准确结合的任务，体现着粘片师的经验技术和准确拿捏，是半导体器件生产步骤中关键流程的最重要步骤之一，同时也是半导体器件生产重点工艺的最源头的一步［2］。如果这首步流程发生任何错误或潜在闪失，影响的不只是给后续程序的完成和可靠性，更会影响到整个工程的可靠性而埋下隐患。

2　分类

粘片这一环节的实施，离不开本文要着重研究的各种胶粘剂［3］。而胶粘剂的选择，有赖于器件本身特性、胶粘剂的自身特性以及环境影响三大因素。下面探讨一下市面上比较常见的粘片胶粘剂：

84-1导电胶：是一种单组分、低黏度的导电胶，纯度高，不可用酒精擦除，适用于单片集成电路和混合电路。胶流变性好，适用于Die attach 封装，无拉丝无拖尾［4］。固化条件为150℃温度下90分钟，适用于全自动机器高速点胶，是目前世界上出胶速度最快的导电胶。主要应用于LED灯、PA模型、IC封装。

84-3绝缘胶：是一种单组分、不含溶剂的环氧类芯片粘接胶，是Ablebond 84-1 LMIT 的绝缘片，不可用酒精擦除，固化条件为150℃温度下90分钟，广泛应用于各种微电子、电子的封装。适用于单片集成电路和混合电路，适用于自动点胶、丝印或者手工点胶［5］。

DM313导电胶：是一种高温的环氧树脂胶，溶于酒精，剪切强度高达27.2MPa，工作温度270℃，固化温度高达300℃温度下20分钟。专属用于单片集成电路，是专为微电子封装的基材粘接和密封而开发的胶体［6］。

5020膜：是一种固体透明绝缘膜，使用时需将其加热融化后再放置基片，再将其固化，达到粘接的目的。固化条件150℃温度下90分钟。一般用于混合电路的基片与管座的粘接［7］。

从发挥的作用和器件的位置而言，铅铟银之于烧结，就相当于胶体之于粘片，可以说，铅铟银可以被认为是特殊的“胶粘剂”，只不过对应不同的器件结构和器件封装而已，因为本文也拿来作比对。它是做钎爆料用的铟银易熔合金，爆料过程不需要清洗［8］。熔点300℃，拉伸强度38.2N/mm2，硬度9Hv。适用于玻璃、陶瓷及半导体的焊接。

3　胶种的选择

胶质的属性和器件的需求特征共同决定了胶质的选择范围［9］。胶体的导电性涉及到芯片与管座的导电关系设计；胶质的固化条件关联的是烘烤仪器的适用性和芯片、管座分别的耐高温程度；胶质可以溶于固定的溶剂在一定程度上保护了器件，同时在必要修正中起到指定作用；可以通过胶质的适用范围根据其专属特性来选择需要面向的器件大类，以取得最佳的使用效果。业界内一般用约定俗成的封装来暗示胶种大类的选择，比如镀金底的封装器件指示选取时需采用导电胶种，黑陶瓷封装的管座就要在高温胶种中进行择优了，而黑底封装器件就需要搭配绝缘胶种了。遇到混合电路，选择5020膜是优选；遇到SMD封装的器件，或是F-2封装的器件，选择铅铟银焊料才可靠。只有抓住对胶体的特性，才可以实现既定的器件功能。

胶种杂多，选之有道。只有将器件的设计特性与胶种特有的属性正确匹配，才能发挥器件本身的功能，才能保证器件的可靠性。以某微子电公司生产的双运算放大器7F1537MJ为例，该器件首先为单片集成电路的器件，所以排除用5020膜这个只针对混合电路的粘接剂；从器件的封装角度，该电路为双列直插型器件，继而也可以排除采用铅铟银的焊料烧结方式；同样从封装下手，确定器件为可以经受高温的黑陶瓷底座，指示在高温胶种类中寻找合适的胶类；根据内部芯片与管座的导电关系设定绝缘胶，不难判断，在剩下的DM313，84-1和84-3三种备选方案中，84-3无疑是三者中各方面契合度最高的胶种，与器件本身的设计吻合度最高。

4　结束语

粘片是一个关键的环节，对于不同的器件，选择相应的胶粘剂是有规律可循的。粘片/烧结不是简单的学问，它作为连接管芯和管壳这两个重要部件的桥梁，作为连接设计和工艺两大块的纽带，大到种类的选择，小到胶量的多少，都是需要依照现实的规律。只

有善于发现、思考并研究总结出其中内在的规律，才能把握和运用规律而为生产所用，让生产工艺的控制有据可依，有法可循。

［1］陈军君，傅岳鹏，田民波.微电子封装材料的最新进展［J］.半导体技术，2008（03）.

［2］殷录桥，李清华，张建华.提高大功率LED散热和出光封装材料的研究［J］.半导体技术，2008（04）.

［3］雷芝红，贺英，高利聪.微电子封装用导电胶的研究进展［J］.微纳电子技术，2007（01）.

［4］王义贤.半导体集成电路封装用环氧树导电胶概论［J］.电子工业专用设备，2007（02）.

［5］徐伟，徐桂芳，管艾荣.新型环氧树脂E-51的性能研究［J］.电子与封装，2007（12）.

［6］吴丰顺，吴懿平，邬博义，陈力.倒装芯片各向异性导电胶互连的剪切结合强度［J］.半导体学报，2004（03）.

［7］吴丰顺，郑宗林，吴懿平，邬博义，陈力.倒装芯片封装材料—各向异性导电胶的研究进展［J］.电子工艺技术，2004（04）.

［8］毛倩瑾，于彩霞，王群，张丰，葛凯勇，周美玲.空心微珠表面金属化及其电磁防护性能研究［J］.北京工业大学学报，2003（01）.

［9］黄强，陆永超，王洋，郭伟.聚酰亚胺型导电胶装片固化工艺的研究［J］.电子与封装，2003（05）.

赵颖，女，2013年毕业于中北大学微电子学与固体电子学专业，现工作于上海航天精密计量测试研究所，研究方向：电子元器件可靠性。

Study on selection of adhesive in the process of die sticking

ZhaoYing1，SongXiang2
（Shanghai Precision Metrology & The Research Institute，Shanghai 201109，China）

There are various types of adhesive materials used in the market for sticking process，and the properties are different.The focus of this paper depends on: the choice of conductive adhesive or insulation adhesive，the glue can bear high temperature or not，what kind of adhesive should be chosen when its ceramic package，how about SMD package，are there any differences between monolithic circuits and hybrid circuits in the selection of adhesive，how to distinguish them？Only according to the device attribute so as to select the appropriate adhesive and the colloidal properties，can we ensure the normal function of the device，and can we ensure the final reliability of the device and the whole project.

adhesive；conducting resin；insulating cement