集成电路胶水和点胶机具体应用

一、集成电路常用胶水类型及应用

根据功能不同,IC 领域的胶水可分为以下几类,每类对应特定的工艺需求:

1芯片粘贴胶(Die Attach Adhesive)

功能:固定芯片并实现电 / 热传导

类型及特点:

胶水类型

主要成分

典型应用场景

技术要求

导热胶

/ 金颗粒 + 环氧树脂

倒装芯片(Flip Chip)、引线框架

电阻率<10⁻⁴ Ω・cm,固化收缩率<1%,耐高温(>200℃)

导热胶

氧化铝 / 氮化硼填料 + 硅橡胶

功率芯片(如 IGBT)散热封装

热导率>2 W/(m・K),绝缘性好(介电常数<5)

非导电胶

环氧树脂 / 聚酰亚胺

低功耗芯片的机械固定

固化温度<150℃(适用于热敏芯片),粘接强度>50 MPa

应用案例:在倒装芯片工艺中,导电胶通过点胶机精确点涂于基板焊盘,替代传统焊料实现无铅连接


2封装密封胶(Encapsulant)

功能:保护芯片免受环境侵蚀(如湿气、粉尘),增强机械强度

典型类型

环氧树脂模塑料(EMC):填充于芯片与封装外壳之间,通过压缩成型固化,常用于 QFP、SOP 等封装

硅胶:高柔韧性,适用于高可靠性场景(如汽车电子芯片),耐高低温(-50℃~200℃)


3底部填充胶(Underfill)

功能:填充芯片与基板间的空隙,缓解热应力,提升连接可靠性(尤其适用于 BGA、CSP 封装)

技术特点

低粘度(<500 cP),可通过毛细作用渗透至芯片底部

固化后热膨胀系数(CTE)与芯片 / 基板匹配(差距<10 ppm/℃)


4导电银浆(Conductive Silver Paste)

功能:实现芯片与基板的电连接(如晶圆级封装中的 redistribution layer, RDL)

技术要求:银颗粒粒径<1μm,固化后导电通路密度>10⁴ A/mm²


5光学胶(OCA/LOCA)

功能:用于图像传感器(CIS)、MEMS 芯片的光学窗口粘接,要求高透光率(>95%)和低黄变指数(<5)


二、集成电路点胶机的核心应用场景

点胶机通过精密控制胶量、位置和形态,满足 IC 制造中微米级甚至纳米级的工艺要求,主要应用如下:

1芯片粘贴(Die Attach)

工艺流程

点胶机在基板指定位置点涂导电胶 / 导热胶(胶滴体积控制在 1nL~100nL)

拾放设备将芯片贴附于胶点,通过热压固化实现连接

设备技术

喷射式点胶机:非接触式喷射,速度>1000 点 / 秒,精度 ±1μm(适用于倒装芯片)

螺杆式点胶机:通过螺杆旋转控制胶量,适合高粘度胶水(如导热胶)


2底部填充(Underfill)

工艺难点:芯片与基板间隙仅 50~100μm,需控制胶水流动均匀性

点胶方式

边角点胶(Corner Dispensing):在芯片边缘点胶,利用毛细作用填充底部

真空点胶:通过负压消除气泡,适用于高可靠性汽车芯片


3封装密封(Encapsulation)

应用场景

倒装芯片封装中,点胶机在芯片四周涂覆密封胶,形成防潮屏障

MEMS 芯片的气密封装,使用 UV 固化胶实现快速密封


4晶圆级封装(WLP)

工艺应用

在晶圆表面点涂导电银浆,形成重布线层(RDL)

用点胶机涂覆临时键合胶,实现晶圆与载板的临时固定


5三维封装(3D IC)

层间连接:通过点胶机在 TSV(硅通孔)顶部点涂导电胶,实现芯片堆叠后的垂直电连接


三、关键技术要求与行业趋势

1精度与效率

点胶精度从微米级向纳米级发展(如 14nm 以下芯片要求胶滴位置误差<0.5μm)

多喷头点胶机可实现并行作业,产能提升至 10 万点 / 小时以上

2材料兼容性

点胶机需支持高粘度填料(如含 60% 以上陶瓷颗粒的导热胶)和低粘度流体(如底部填充胶)

配备加热 / 冷却系统,适应胶水固化温度范围(如 - 20℃~250℃)

3智能化与自动化

集成视觉定位系统(如 3D 激光扫描),实时校准点胶位置

结合 AI 算法预测胶量损耗,实现智能补料(适用于大规模量产线)


四、典型应用案例

案例 1:智能手机芯片封装
5G SoC 的 FC-BGA 封装中,点胶机先在基板焊盘点涂银导电胶,完成芯片倒装焊接;再通过底部填充点胶机注入环氧树脂,提升抗跌落性能

案例 2:汽车 MCU 封装
采用喷射式点胶机在引线框架上点涂导热胶,粘贴功率 MCU 芯片,胶层厚度控制在 50μm 以内,确保芯片结温<125℃

总结

集成电路领域的胶水与点胶机通过 “材料特性 - 设备精度 - 工艺需求” 的协同,推动封装技术向高密度、高可靠性方向发展。未来,随着 3D 封装、Chiplet 技术的普及,点胶设备将向更高精度(亚微米级)、多材料兼容(如混合导电胶与光学胶)方向升级,而胶水则需在导热、绝缘、柔韧性等性能上持续优化。


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