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聚酰亞胺材料的典型應用

點擊次數:1792    發布日期:2017-11-13   本文鏈接:http://www.miribilla.net/datum/760.html

(1)a-粒子屏蔽層膜1978年,Intel公司的研究人員首次報道了在動態存儲器中由于a-粒子所誘發的“軟錯誤”問題。a-粒子等射線的主要來源是核輻射和空間的宇宙射線以及集成電路原材料中殘留的放射性物質,如鈾、釷等。集成電路在遭受射線輻射后,有可能發生性能劣化或瞬間失效的現象。如果集成電路安裝在導彈上,在受到射線輻射后,導彈的電腦系統可能會發生邏輯誤差,使得導彈失控。如果安裝在核電站、核潛艇等設備中的集成電路受到射線輻射,就會導致儀器設備的失控。因此人們采取了多種措施來解決這個問題。這些措施主要集中在三個方面:①設計具有足夠操作窗口的電路,尤其是采用電荷存儲元件來保證由射線所引起的載荷不足以影響集成電路的邏輯狀態;②使用含輻射物質非常低的材料來封裝集成電路;③使用可吸收a-粒子等射線的材料來保護集成電路的活性表面。**種措施由于采用電荷存儲設備,勢必會增加集成電路的尺寸;第二種措施*為有效,但卻難以實施,主要是因為目前還很難得到含雜質離子足夠低的材料;第三種措施由于操作簡單、屏蔽效果好,因此成為目前主要采用的措施。

采用第三種措施對IC進行表面屏蔽主要有兩種形式:①采用預制好的柔性帶,如PI薄膜,在封裝前將其粘接在IC活性表面上;②采用液體材料,如PI前體溶液,使用時將其分散予Ic活性表面上,封裝前進行固化。**種形式由于操作過程中的均一性以及批量性等問題,難以在實際生產中得到廣泛應用。第二種形式雖然也存在諸如溶液與芯片表面的粘接性、固化后屏蔽膜厚度的控制以及固化過程中的應力造成引線或芯片破壞等問題,但這些問題均可以通過調節溶液性質與操作工藝來加以改善,因此第二種方式成為目前IC工業中主要采用的手段。

(2)芯片的鈍化膜聚酰亞胺作為芯片鈍化層和應力緩沖涂層,在微電子工業中應用非常廣泛。聚酰亞胺層膜既可以單獨使用,作為芯片的鈍化膜(一級鈍化),也可以和si02等無機鈍化膜配合形成復合鈍化膜(一級鈍化)。PI鈍化膜可有效阻滯電子遷移,防止腐蝕。具有PI鈍化膜的元器件具有很低的漏電流、較強的力學性能以及耐化學腐蝕性能。同時,PI鈍化膜也可有效地遮擋潮氣,降低元器件的吸濕能力。

(3)應力緩沖膜PI薄膜具有緩沖功能,可有效地減少由于熱應力引起的電路崩裂斷路,減少元器件在后續的加工、封裝和后處理過程中的損傷。近年來,所謂的封裝崩裂引起人們極大的關注。它是由在焊接過程中塑封材料和芯片或引線接觸表面上殘留水分的突然揮發而引起的。因此,改善芯片底座和塑封材料問的粘接性能可避免這種崩裂的發生。通常,工業上在芯片的表面涂覆PI膜作為緩沖層以防止封裝崩裂。PI膜可有效避免塑封元器件的崩裂,但效果與使用的聚酰亞胺的性能密切相關。一般地,具有良好粘接性能、玻璃化轉變溫度高于焊接溫度、吸濕率低的聚酰亞胺是理想的防止器件崩裂的內涂材料。
聚酰亞胺薄膜
(4)多層金屬互聯電路的層間介電材料聚酰亞胺材料可作為多層布線技術中多層金屬互聯結構的層問介電材料。多層布線技術是研制生產具有三維立體交叉結構超大規模高密度高速度集成電路的關鍵技術。在芯片上采用多層金屬互聯可以顯著縮小元器件問的連線密度,減少RC時間常數和芯片占用面積,大幅度提高集成電路的速度、集成度和可靠性。多層金屬互連工藝與目前常用的鋁基金屬互聯和氧化物介質絕緣工藝不同,它主要采用高性能聚酰亞胺薄膜材料為介電絕緣層,銅或鋁為互連導線,利用銅的化學機械拋光獲得平坦的垂直通導金屬連接。該技術的主要優點在于利用了銅的高電導性和抗電遷移性能,聚酰亞胺低的相對介電常數、平坦化性能以及良好的可制圖性能。

(5)粘合劑聚酰亞胺粘合劑主要用于電子工業,如集成電路、分立半導體器件、PCB的制造與組裝等。它可在482℃下短期使用,371℃下長期使用。
Thermid 600對鈦、鋁、銅等金屬的粘接非常有效。聚酞胺酞亞胺膠Nolibond 1的粘接頭在200~2500℃下使用幾小時和大于300072下短期使用,能粘不銹鋼、鐵、鋁合金等。主要產品有美國氰胺公司的縮聚型酰亞胺粘合劑,如FM34B-18、BR34B-18和FM-36l PMR-15型聚酰亞胺粘合劑,如FM-35;雙馬來酰亞胺粘合劑;美國DuPont公司工業薄膜分部的2555和2545聚酰亞胺膠等。

(6)密封劑、絕緣體和PCB的柔性基材*早用做半導體鈍化膜和層間絕緣膜的聚酰亞胺薄膜是聚酰亞胺異吲哚喹琳二酮(PIQ)。聚酰亞胺薄膜具有平整性和可成像性,可使多層電路結構合理,通路安全可靠。

利用聚酰亞胺薄膜作絕緣材料對多個芯片進行封裝的主要優點是:聚酰亞胺薄膜的相對介電常數在3.1~4.1之間,進行密封處理即真空150℃處理16 h后在氮氣中密封,這樣在100℃時,吸濕率小于5x10~,增加了聚酰亞胺薄膜與鋼的粘接性,不產生縮孔。

美國Dupont公司工業薄膜分部的Kapton聚酰亞胺薄膜,其玻璃化溫度為385℃,是宇航和耐高溫包裝的良好用材。德國用PI薄膜作為呼吸防護罩的表面材料,它透明、耐熱、難燃、光滑,也可用于航空、化工、核動力設施和裝甲車輛等。

聚酰亞胺的線脹系數與銅的相近,與銅箔復合的粘接力強,大量用做柔性PCB。我國聚酰亞胺薄膜材料從20世紀60年代開發以來,發展也較迅速,產品有HF、FHF、聚酰亞胺F-46復合薄膜等,并在航天航空、電子電氣、核工業中得到應用,銷量日趨上升。


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