什么是银胶烘焙？

在芯片封装生产的精细流程中，有一个看似简单却至关重要的环节——银胶烘焙。这道工序虽不像光刻或蚀刻那样备受关注，却直接决定着芯片的稳定性和寿命。

 

银胶烘焙定义  

 

银胶烘焙，专业术语称为Epoxy Curing，是在芯片贴装完成后，对芯片与支架之间的银胶层进行高温热处理的过程。

这一过程使原本处于半流动状态的银胶完成固化反应，实现三大核心目标：1. 

完全固定芯片位置

：防止后续工艺中芯片移位2. 

建立稳定热导与电导路径

：确保芯片工作时产生的热量及时散发，电信号稳定传输3. 

增强结构机械强度

：提升芯片整体抗机械应力能力银胶本质上是一种环氧树脂基导电胶，其中均匀分布着大量微米级或纳米级银颗粒。这些银颗粒形成了导电导热网络，而环氧树脂则作为粘结基质。在未固化状态下，银胶具有一定的流动性，便于芯片贴装；但只有通过高温烘焙，才能使环氧树脂发生聚合交联反应，形成稳定的三维网状结构。

 

为何非烤不可   

 

若省略银胶烘焙工序，或烘焙不充分，将导致一系列严重问题：

1. 芯片位移风险：

在后续的打线键合或封装成型过程中，未完全固化的银胶无法有效固定芯片，可能导致芯片位置偏移甚至完全脱离。

2. 打线键合失败：

芯片表面不稳定或氧化会使金线或铜线与芯片焊盘无法形成可靠连接，导致电路开路。

3. 长期可靠性问题：

在温度循环测试或实际使用中，未充分固化的银胶可能因热膨胀系数不匹配而产生裂缝，最终导致器件失效。

4. 电热性能下降：

银胶未充分固化时，银颗粒之间的接触不紧密，会增加接触电阻，影响导电性和导热性。

 

银胶烘焙的工艺参数

 

银胶烘焙并非简单的加热处理，而是需要精确控制多个参数的系统工程：

1. 温度控制：

通常设定在175°C左右。这一温度是经过大量实验验证的最佳值，足以引发并完成环氧树脂的固化反应，又不会因温度过高导致银胶或芯片损伤。

2. 时间管理：

一般需要保持1小时。时间不足会导致内部固化不完全；时间过长则可能导致银胶过度固化，变脆或变色。

3. 气氛保护：

必须在氮气环境中进行。在175°C的高温下，金属表面极易氧化，氮气保护可防止芯片焊盘和引线框架氧化，确保后续打线质量。

4. 温度曲线优化：

先进的封装工厂会采用多段升温曲线，而非简单的一步到位。例如，先以较慢的速率升温至120-150°C，使银胶内部溶剂缓慢挥发，避免气泡产生，再升至固化温度完成反应。
 

银胶烘焙的质量检验：推力测试 

银胶固化后，必须进行质量验证，其中最关键的指标是接合力测试，俗称推力测试。

 

1. 测试原理：使用精密的推刀或微力计，从芯片侧面施加逐渐增大的力，直至芯片与支架分离，记录下所需的最大力值。

 

2. 标准要求：行业通常要求推力值不低于2.0kg，高可靠性应用则要求更高。

 

3. 结果分析：推力不足可能由多种因素引起：

 

（1）银胶涂布量不足或分布不均

 

（2）烘焙温度或时间偏离工艺窗口

 

（3）银胶材料本身存在问题（如过期、受潮、银颗粒沉降）

 

（4）点胶过程中引入气泡或污染物先进检测方法：除了传统的推力测试，现代封装厂还会采用超声波扫描显微镜以及X射线设备。

 

常见问题与解决方法    

 

在实际生产中，银胶烘焙工序常会遇到多种挑战：

1. 气泡问题：

胶层中出现气泡会大幅降低粘结强度。解决方案包括优化点胶参数（如点胶速度、高度、压力），增加预烘步骤使溶剂缓慢挥发，以及选择适当粘度的银胶材料。

2. 固化异常：

胶层偏黄或发脆通常表明温度过高或时间过长。需校准烤箱温度均匀性，并严格控制保温时间。

3. 接合力不足：

除了调整烘焙参数，还需检查银胶材料的保存条件（通常需冷藏）、使用前搅拌是否充分，以及是否在有效期内。

4. 氧化问题：

芯片表面氧化会直接影响后续打线工艺。需确保氮气流量充足，烤箱密闭性良好，必要时可增加氧气浓度监测装置。

 

银胶烘焙在封装流程的重要性

 

1. 晶圆切割（Dicing） 

 

2. 芯片拾取（Pick）

 

 3. 贴片（Die Attach）—— 点银胶 + 贴芯片 

 

4. 银胶烘焙（Epoxy Curing） 

 

5. 打线键合（Wire Bonding）

 

 6. 封装成型（Molding） 

 

7. 封装测试（Test & Sort）烘焙位于贴装与键合之间，是前段制程的“可靠性闸门”。

 

银胶烘焙，这一看似简单的热处理工序，实则是芯片封装中不可或缺的关键环节。它不仅是将芯片物理固定的技术，更是确保电热性能稳定、提升器件可靠性的核心工艺。