近年來隨著5G技術、人工智能(AI)、物聯網(IoT)、智能汽車等一係列高科技技術的蓬勃發展,作為硬件支撐的高速度、高帶寬、低延遲、低功耗、更多功能的處理器和超大容量的內存、gaoduxitongjijichengdedianziyuanqijianyijigezhongchuanganqizechengweitupojishufazhandehexin。erlingyifangmian,yishoujiweidaibiaodexiaofeileidianzichanpindebuduangaodujichenghua、duogongnenghuaheqinglianghua,shidedianzichanpinjiegouriqujincou,gongnengriquqiangda,xiangyingdedianlushejigengjiafuza,nenghaoguanligengjiayanjun,shidesanreyujingdianpingbichengwei5G產品不可回避的兩大挑戰。
在應對5G技(ji)術(shu)帶(dai)來(lai)的(de)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)難(nan)題(ti)上(shang),整(zheng)個(ge)產(chan)業(ye)鏈(lian)都(dou)在(zai)各(ge)自(zi)的(de)環(huan)節(jie)上(shang)進(jin)行(xing)著(zhe)積(ji)極(ji)的(de)探(tan)索(suo),從(cong)上(shang)遊(you)先(xian)進(jin)封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)的(de)積(ji)極(ji)嚐(chang)試(shi)到(dao)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)理(li)念(nian)的(de)突(tu)破(po),從(cong)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)的(de)變(bian)革(ge)到(dao)材(cai)料(liao)的(de)全(quan)麵(mian)創(chuang)新(xin)。事(shi)實(shi)上(shang),上(shang)遊(you)的(de)先(xian)進(jin)封(feng)裝(zhuang)也(ye)加(jia)速(su)了(le)下(xia)遊(you)基(ji)板(ban)製(zhi)造(zao)、封裝組裝和測試工程中的關鍵性技術的突破。在材料方麵,新的介電材料、底部填充、貼片膠、導電互連以及散熱、導熱材料等也都在不斷創新,以滿足市場對產品日益嚴苛的性能和可靠性要求。這其中就包括粘合劑材料,就是我們俗稱的工業膠水。

圖1工業膠水在電子行業中的應用越來越廣泛
在(zai)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)製(zhi)造(zao)的(de)整(zheng)個(ge)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong),作(zuo)為(wei)材(cai)料(liao)部(bu)分(fen)的(de)工(gong)業(ye)粘(zhan)合(he)劑(ji),即(ji)工(gong)業(ye)膠(jiao)水(shui),一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)被(bei)作(zuo)為(wei)輔(fu)材(cai)來(lai)對(dui)待(dai)的(de)。往(wang)往(wang)沒(mei)有(you)被(bei)引(yin)起(qi)足(zu)夠(gou)的(de)重(zhong)視(shi),但(dan)膠(jiao)水(shui)在(zai)組(zu)裝(zhuang)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)時(shi)候(hou)恰(qia)恰(qia)起(qi)到(dao)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong),尤(you)其(qi)對(dui)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)、生產效率、產品品質、信賴性等的作用都不容忽視。隨著5G技術的快速發展,在電子製造業中與膠水相關的技術也遇到了諸多挑戰。
貼片膠水要求更上層樓
DieAttach膠水,即貼片膠,它的作用就是把芯片牢牢地貼在PCB或者FPCB板上,實現可靠的定位。以便於後續的進一步封裝,比如打金線、包封等。隨著電子產品,尤其是消費類電子產品的不斷集成化、多功能化、大功率化發展,尤其人們對拍照要求的不斷提升,使得成像類芯片在性能上不斷提升,與之對應的在尺寸上越來越大、越yue來lai越yue薄bo。一yi方fang麵mian,芯xin片pian性xing能neng的de提ti升sheng直zhi接jie導dao致zhi其qi工gong作zuo中zhong發fa熱re量liang急ji劇ju增zeng加jia,那na麼me散san熱re問wen題ti就jiu成cheng為wei一yi個ge很hen重zhong要yao的de議yi題ti。此ci時shi,具ju有you導dao熱re性xing能neng的de貼tie片pian膠jiao便bian是shi業ye內nei的de期qi盼pan;另一方麵,急劇擴大的產品尺寸使得傳統的貼片膠已經很難滿足新的要求。
常規的膠水,如果沒有特殊的導熱設計,則其導熱係數一般在0.25-0.3W/m*K之間。這樣的導熱條件是無法滿足大功率芯片的散熱要求的。目前,市場對於貼片膠的期盼是要求具有較高的導熱性能,甚至要求>1W/m*K。yibaneryan,daorejiaodoushizaijiaoshuizhongewaijiarudaoredecailiao,yechengweitianliao,jiarudedaoretianliaoyueduo,zedaorexiaoguoyuehao。raner,guoduodedaoretianliaohuidailaiyixiliedewenti:
-粘度迅速升高,這一點是對膠水性能影響最大的
-膠層厚度(BLT)變厚,直接對封裝尺寸造成影響
-可能出現的Bleeding問題
-施膠(噴膠、點膠)工藝的順暢性,會不會有團聚問題產生
-填充物顆粒的沉降則直接縮短膠水的可用時間
-對點膠設備的磨損,直接影響設備的維護成本和生產效率

圖2Dieattach膠水用以固定芯片
另外,也必須綜合考慮芯片尺寸變化帶來的其他更高的要求,比如嚴格控製貼裝後整個芯片的翹曲變形問題(Warpageissue),否則直接影響整體成像效果。這樣,膠水的其他物理性能也不得不在設計之初予以考慮,比如固化收縮率、CTE、yangshimoliangdeng。haiyougongyifangmiandeguhuawenduheshijiandeng,yezhijieyingxiangdaoshengchanxiaolv。zhexiedoushikaifaxindetiepianjiaoshuiyaomianlindeshijiwenti,zhelimiandeyaoqiuzaimouxiefangmianyudaoredeyaoqiuyouxianghumaodun,geikaifaxindetiepianjiaodailailejidadetiaozhan!
作為德國好樂集團旗下專業的高端工業粘合劑供應商,Panacol公司長期致力於消費電子、醫療、汽車、光電、航空航天等多領域的工業粘合劑的研發、生產與銷售。Panacol公司近期開發出了一款低溫固化的導熱膠型Die Attach膠水ElecolitX-1381570,此膠水巧妙的解決了對超大芯片貼合的各項要求,包括散熱和Warpage的要求,可以在80度下20分鍾內快速固化,並能耐三次回流焊工藝,是一款半導體級別的綠色環保產品。
用於EMI的導電膠的挑戰
隨著5G技術的發展,EMI即靜電屏蔽變得越來越重要了。尤其是電子產品的高度集成化、多功能化、weixinghuahedagonglvhua,shideyuanyoudechuantongdejingdianpingbidefangshifangfananyimanzuyaoqiu,zheyang,jiubixucaiyongxindefangfalaidaitichuantongfangshi。qizhongyizhongfangfajiushiyongdaodianjiaojinxingEMI屏蔽,這一嚐試自從5G技術問世以來就一直很受關注,並且延伸出了不同的應用方向。其中一些與膠水相關的關鍵性的技術難題可以歸納如下:
-工藝可操作性:
比如把膠水塗覆到100-80um的縫隙裏麵,導電膠的可噴性(jetting)或huo者zhe用yong一yi種zhong合he適shi的de方fang法fa把ba膠jiao水shui填tian充chong到dao縫feng隙xi內nei部bu,是shi一yi個ge工gong藝yi難nan題ti。如ru果guo采cai用yong噴pen膠jiao方fang式shi,那na麼me,膠jiao水shui的de粘zhan度du是shi否fou適shi合he噴pen膠jiao,膠jiao水shui內nei的de銀yin顆ke粒li的de大da小xiao是shi否fou影ying響xiang噴pen膠jiao順shun暢chang性xing?是shi否fou對dui噴pen閥fa有you磨mo損sun?再zai比bi如ru對dui整zheng個ge麵mian進jin行xing屏ping蔽bi,則ze用yongJetting的方式將不再合適,進而要考慮噴霧(spray)的方式,而這一方式則對粘度的要求更加苛刻,膠水必須有足夠低的粘度才能適合噴霧的方式進行施膠。
-確保填充效果:
如果是填縫,則流淌性要好,不能有氣泡,縫隙填要滿,才能確保填充效果;如果是整個區域的屏蔽,則元器件由於有高度,在邊角處會存在施膠死角,這也是必須克服的工藝問題。
-確保屏蔽效果:
在確保工藝完美的基礎上,導電粒子的多少、尺寸等都是十分關鍵的參數,這裏的要求有可能與噴膠、噴霧等工藝要求及流淌性的期待又形成矛盾。
-確保性能可靠:
電子產品都要經過嚴苛的信賴性測試,而且業內的要求有越來越嚴的態勢。在各種測試比如冷熱衝擊、溫度循環、高溫高濕中,要求膠水不能有開裂,否則也影響靜電屏蔽效果。
所有以上林林總總的要求疊加在一起,就是對膠水供應商的一次極大挑戰!在設計膠水配方的時候方方麵麵都要考慮到。甚至同為EMI屏蔽的應用,但要針對不同的結構,考慮不同的施膠工藝,進而設計不同的粘合劑產品,而不是一款產品打天下。

圖3Panacol用於5GEMI屏蔽的導電膠Elecolit342
另外,在一些與光學相關的應用中,對工業粘合劑還有其他特殊的要求,比如透光率、折光指數、抗黃變性能、與yu其qi他ta膠jiao水shui的de兼jian容rong性xing或huo者zhe可ke粘zhan接jie性xing。任ren何he一yi個ge要yao求qiu點dian,單dan獨du拿na出chu來lai對dui研yan發fa人ren員yuan來lai講jiang都dou是shi很hen大da的de挑tiao戰zhan。更geng大da的de挑tiao戰zhan在zai於yu膠jiao水shui研yan發fa是shi一yi個ge係xi統tong工gong程cheng,往wang往wang是shi牽qian一yi發fa而er動dong全quan身shen,而er且qie有you時shi候hou受shou到dao原yuan材cai料liao的de限xian製zhi,存cun在zai著zhe巧qiao婦fu難nan為wei無wu米mi之zhi炊chui的de尷gan尬ga境jing地di,這zhe也ye是shi為wei什shen麼me特te殊shu需xu求qiu的de膠jiao水shui往wang往wang在zai市shi場chang上shang很hen難nan被bei找zhao到dao的de原yuan因yin,甚shen至zhi有you時shi成cheng為wei製zhi約yue行xing業ye發fa展zhan的de絆ban腳jiao石shi!
綜上所述,5G技(ji)術(shu)給(gei)膠(jiao)黏(nian)劑(ji)行(xing)業(ye)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)些(xie)新(xin)的(de)要(yao)求(qiu),在(zai)綠(lv)色(se)環(huan)保(bao)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),膠(jiao)水(shui)製(zhi)造(zao)商(shang)不(bu)但(dan)要(yao)在(zai)膠(jiao)水(shui)的(de)性(xing)能(neng)上(shang)下(xia)功(gong)夫(fu),解(jie)決(jue)客(ke)戶(hu)對(dui)粘(zhan)合(he)劑(ji)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu),甚(shen)至(zhi)有(you)些(xie)明(ming)顯(xian)相(xiang)互(hu)矛(mao)盾(dun)的(de)要(yao)求(qiu)。同(tong)時(shi),在(zai)研(yan)發(fa)初(chu)期(qi),也(ye)應(ying)考(kao)慮(lv)到(dao)施(shi)膠(jiao)工(gong)藝(yi),包(bao)括(kuo)工(gong)藝(yi)的(de)可(ke)實(shi)現(xian)性(xing)、穩定性。這應該是一個常態化的任務,貫穿膠水研發的始終。甚至要與產業鏈的不同環節,比如方案提供商、設備供應商,其他材料供應商等共同探討,並在結構調整、材料改性、工(gong)藝(yi)摸(mo)索(suo)等(deng)方(fang)麵(mian)通(tong)力(li)協(xie)作(zuo),尋(xun)找(zhao)到(dao)一(yi)個(ge)多(duo)方(fang)都(dou)能(neng)接(jie)受(shou)的(de)平(ping)衡(heng)點(dian),進(jin)而(er)推(tui)動(dong)各(ge)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)向(xiang)前(qian)發(fa)展(zhan),這(zhe)恰(qia)恰(qia)是(shi)各(ge)參(can)與(yu)企(qi)業(ye)的(de)挑(tiao)戰(zhan)和(he)機(ji)遇(yu)所(suo)在(zai)!