전자 장치의 크기는 줄어들고 전력은 증가함에 따라 열 관리가 중요한 엔지니어링 장애물이 되었습니다. 수분, 진동 및 열 응력으로부터 민감한 부품을 보호하는 보호 화합물인 전자 캡슐화제는 열 전도성을 제공하기 위해 필러에 크게 의존합니다. 다양한 선택 중에서 가장 중요한 것은 알루미나(산화알루미늄)입니다. 그러나 모든 알루미나가 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 사이의 선택에 따라 구형 알루미나 분말 과 불규칙(각진) 알루미나 고급 반도체 패키지의 성능이 향상되거나 손상될 수 있습니다. 이 가이드에서는 필러의 형상이 중요한 이유, 이것이 제조 처리량에 어떤 영향을 미치는지, 미세 입자 크기의 구형 형태로 전환하는 것이 종종 차세대 열 관리의 핵심인 이유를 살펴봅니다.
전자 봉지재의 필러에 관해 이야기할 때 우리는 기본적으로 혼합물을 작동 불가능하게 만들지 않으면서 수지에 기능성 재료를 최대한 많이 담는 방법에 대해 논의하고 있습니다. 불규칙한 알루미나는 일반적으로 전통적인 분쇄 및 분쇄를 통해 생산됩니다. 날카로운 모서리, 다양한 종횡비 및 견고한 표면이 특징입니다. 대조적으로, 구형 알루미나 분말은 거의 완벽한 공 모양을 얻기 위해 고온 화염 용해 또는 특수 화학 공정을 통해 설계되었습니다.
모양은 '포장 한계'에 직접적인 영향을 미칩니다. 양동이에 들쭉날쭉한 바위와 대리석을 채우는 것을 상상해 보세요. 구슬이 서로 굴러다니면서 틈새에 효율적으로 안착되기 때문에 같은 공간에 더 많은 구슬을 넣을 수 있습니다. 캡슐화재의 세계에서 이는 더 높은 필러 로딩을 의미합니다. 열을 전도하는 알루미나가 많고 수지가 적기 때문에 로딩량이 높을수록 열 성능이 향상됩니다.
또한 의 표면적은 산업용 등급 불규칙 알루미나 구형 알루미나보다 상당히 높습니다. 날카로운 모서리는 수지 매트릭스 내에서 더 많은 마찰을 생성합니다. 이 마찰로 인해 점도가 높아져 재료를 붓거나 주입하기가 어려워집니다. 로 전환하면 열 전도성 구형 필러 제조업체는 유동성 일관성을 유지하면서 70%~90%의 중량 부하를 달성할 수 있습니다. 이 균형은 캡슐화 제제의 '성배'입니다.
특징 |
불규칙 알루미나 |
구형 알루미나 분말 |
|---|---|---|
입자 모양 |
각진, 들쭉날쭉한, 날카로운 |
매끄럽고 구형이며 균일함 |
표면적 |
높음(점도가 높아짐) |
낮음(높은 로딩 허용) |
최대 로딩 |
낮음~보통(~60%) |
높음(최대 90%+) |
장비 마모 |
높은 마모성 |
낮은 마모성 |
유동성 |
가난한 |
우수 (볼베어링 효과) |
봉지재에 필러를 추가하는 주된 이유는 칩에서 열을 멀리 이동시키기 위해서입니다. 복합 재료의 열전도율은 '열 경로'의 형성에 따라 달라집니다. 입자가 접촉하지 않거나 단단히 포장되지 않으면 열은 끔찍한 전도체인 고분자 수지를 통해 이동해야 합니다.
구형 알루미나 분말은 그 모양이 '최대 충진 밀도'를 가능하게 하기 때문에 여기서 탁월합니다. 엔지니어들은 격자간 공극을 채우기 위해 종종 다양한 크기(큰 구형 및 를 혼합하여 사용합니다 미세 입자 크기의 작은 구형) . 이는 입자가 지속적으로 접촉하는 조밀한 네트워크를 생성합니다. 모양이 이상하고 불규칙한 입자는 단열재 역할을 하는 '수지가 풍부한' 큰 틈을 남기는 경우가 많습니다.
또한 산업용 등급 구형 필러의 균일성은 열팽창이 등방성을 보장합니다. 장치가 가열되면 팽창합니다. 필러 입자가 들쭉날쭉하고 무작위로 방향이 지정되면 내부 응력이 발생하여 미세 균열이 발생할 수 있습니다. 구는 모든 방향으로 응력을 고르게 분산시킵니다. 이러한 신뢰성은 구형 알루미나 분말이 선호되는 이유입니다. 열 순환이 빈번하고 강렬한 고신뢰성 자동차 센서 및 전력 모듈에
3.0W/m·K 이상의 열전도도 수준에 도달하려면 필러 함량을 한계까지 밀어붙여야 합니다. 우리는 불규칙한 알루미나가 훨씬 더 일찍 '점도 벽'에 부딪히는 것을 발견했습니다. 혼합물이 두꺼운 페이스트가 되면 플립칩 BGA 또는 전력 개별 패키지의 핀 사이의 작은 틈을 통과할 수 없습니다. 우리는 이 벽을 우회하기 위해 특별히 구형 알루미나 분말을 사용하여 복잡한 형상을 '언더필' 또는 '오버몰드'하는 캡슐화재의 능력을 희생하지 않고도 매우 높은 열 경로를 가능하게 합니다.
제조에서는 시간이 곧 돈입니다. 봉합재가 금형이나 다이 아래로 유입되는 데 너무 오랜 시간이 걸리면 처리량이 떨어집니다. 구형 알루미나 분말은 소위 '볼 베어링 효과'를 도입합니다. 입자가 부드럽고 둥글기 때문에 최소한의 저항으로 서로 굴러갑니다.
이러한 유체 거동은 정밀 연마 에 매우 중요합니다. 최종 생산 공정의 충진재 함량이 높음에도 불구하고 봉지재의 점도가 낮을 경우 낮은 압력에서 가공이 가능합니다. 고압 주입은 민감한 금 본드 와이어를 손상시킬 수 있습니다. 이는 '와이어 스윕'으로 알려진 현상입니다. 내습성 구형 필러를 사용하면 고압의 필요성이 줄어들어 기능 장치의 수율이 높아집니다.
게다가, 불규칙한 알루미나의 마모성 특성은 디스펜싱 장비에 있어서 악몽이 될 수 있습니다. 날카로운 모서리는 스테인리스 스틸 노즐과 펌프를 갈아서 잦은 가동 중지 시간을 초래하고 금속 잔해로 인해 수지가 오염됩니다. 구형 알루미나 파우더는 하드웨어에 훨씬 더 부드럽습니다. 이는 장비의 수명을 보존하고 유전 특성이 손상되지 않도록 보장합니다. 기계에서 마모된 금속 조각으로 인해 캡슐재의
막힘 감소 : 부드러운 구체는 작은 분배 바늘을 연결하거나 막힐 가능성이 적습니다.
안정적인 보관 수명 : 구형 입자는 서로 맞물린 불규칙한 입자보다 더 예측 가능하게 침전되고 재분산이 더 쉽습니다.
더욱 빨라진 언더필 : 모세관 작용으로 대면적 실리콘 다이 아래에서 구형으로 채워진 수지를 더 빠르게 끌어당깁니다.
전자 캡슐화제는 단순한 열 전도체가 아닙니다. 그들은 또한 전기 절연체이기도 합니다. 사용되는 모든 필러는 유지해야 합니다 . 절연 강도를 단락을 방지하기 위해 높은 품질이 낮은 필러의 불순물은 전도성 경로로 작용할 수 있습니다. 구형 알루미나 분말 표준 분쇄 알루미나에서 발견되는 많은 이온 불순물을 제거하는 고순도 용융 공정을 통해 생산되는 경우가 많습니다.
필러의 표면도 내습 성능에 중요한 역할을 합니다. 불규칙한 입자는 표면에 습기가 숨어 있을 수 있는 깊은 '협곡'과 '균열'을 가지고 있습니다. 고온 납땜(리플로우) 중에 이 갇힌 수분이 증기로 변하여 밀봉재가 폭발하거나 박리될 수 있습니다. 이러한 현상은 '팝코닝'으로 알려져 있습니다.
의 매끄럽고 밀봉된 표면은 미세한 입자 크기의 구형 입자 수분이 숨길 곳이 없습니다. 실란 커플링제로 처리하면 구형 알루미나 분말이 수지 매트릭스에 더욱 효과적으로 결합됩니다. 이로 인해 환경에 대해 더욱 긴밀한 밀봉이 이루어집니다. 우리는 구형 필러를 사용하는 밀봉재가 불규칙한 필러를 사용하는 밀봉재보다 HAST(고가속 응력 테스트) 및 편향된 습도 테스트를 훨씬 더 일관되게 통과하는 것을 확인했습니다.
낮은 이온 함량 : 고품질 산업용 등급 구형 알루미나는 누설 전류를 유발하는 나트륨 및 칼륨 이온을 최소화합니다.
표면처리 : 구형 형상으로 인해 커플링제의 균일한 코팅이 가능하며, 무기 충진재와 유기 폴리머의 계면이 향상됩니다.
보이드 감소 : 더 나은 흐름은 캡슐화 중에 갇히는 기포(보이드)가 적다는 것을 의미합니다. 공기는 이온화되어 코로나 방전을 일으킬 수 있으므로 고전압 애플리케이션에서는 보이드를 줄이는 것이 필수적입니다.
일부 전자 응용 분야에서는 봉합재 표면이 완벽하게 평평하거나 광택이 있어야 하며, 특히 후속적으로 얇아져야 하는 광학 센서나 멀티 다이 모듈에서는 더욱 그렇습니다. 구형 알루미나 분말은 달성하는 데 중요한 역할을 합니다 정밀 연마 마감을 .
불규칙한 알루미나로 채워진 복합재를 갈거나 연마할 때 날카로운 입자가 수지에서 '빠져 나오는' 경향이 있어 큰 구멍이 남습니다. 또한 주변 수지나 섬세한 실리콘 다이가 긁힐 수도 있습니다. 그러나 구는 더 균일하게 마모됩니다. 날카로운 '고정점'이 없기 때문에 동일한 수준의 표면 찢어짐이 발생하지 않습니다.
이는 에 특히 중요합니다 . 산업 등급 응용 분야 캡슐화가 추가 리소그래피 또는 박막 증착을 위한 기판 역할을 하는 표면이 매끄러울수록 후속 층의 접착력이 향상되고 최종 장치의 결함이 줄어듭니다. 공정에 기계적 박화 또는 CMP(화학적 기계적 평탄화)가 포함되는 경우 미세 입자 크기의 구형 필러로 전환하는 것이 거의 항상 필수 사항입니다.
사실을 무시할 수 없습니다 . 구형 알루미나 분말은 불규칙 알루미나보다 생산 비용이 더 많이 든다는 2,000°C를 초과하는 온도에서 알루미나를 녹이는 데 필요한 에너지는 상당합니다. 그러나 '킬로그램당 가격'으로만 보는 것은 착각이다. 기기 조립 과정에서 '총 소유 비용'을 살펴봐야 합니다.
이점을 얻을 수 있습니다. 구형 알루미나 분말을 사용하면 다음과 같은 여러 메커니즘을 통해 초기 비용보다 더 큰
더 높은 수율 : 끊어진 와이어가 적고 '팝콘' 오류가 적다는 것은 웨이퍼당 판매 가능한 단위가 더 많다는 것을 의미합니다.
유지 관리 비용 절감 : 비마모성 구형 필러를 사용할 경우 디스펜싱 펌프와 노즐의 수명이 3~5배 더 길어집니다.
더 나은 성능 : 불규칙한 필러에서 구형 필러로 이동하여 열전도율을 50% 높일 수 있다면 더 작고 저렴한 방열판을 사용하거나 칩을 더 빠르게 실행하여 최종 제품에 시장 가치를 추가할 수 있습니다.
공정 속도 : 더 빠른 흐름 속도와 더 짧은 경화 주기(더 나은 열 분포로 인해)는 공장 용량을 증가시킵니다.
우리는 옹호하지만 불규칙한 알루미나는 여전히 그 자리를 차지하고 있습니다. 구형 알루미나 분말을 고성능 응용 분야에서 열 요구 사항이 낮고(<1.5 W/m·K) 패키지 형상이 크고 단순하다면 산업용 등급 불규칙 알루미나의 비용 절감이 정당할 수 있습니다. 흐름이 엄격한 제약을 받지 않는 대형 주조에서는 '희석제'로 자주 사용됩니다.
최고의 필러를 선택하는 것은 단순히 '불규칙한'보다 '구형'을 선택하는 것이 아닙니다. '입자 크기 분포'(PSD)에 관한 것입니다. 대부분의 고급 캡슐화제는 다중 모드 혼합을 사용합니다.
'대형'을 혼합하여 구형 알루미나 분말 (예: 20-40 마이크론) 을 미세 입자 크기 등급(예: 2-5 마이크론)으로 밀도를 극대화할 수 있습니다. 작은 구는 큰 구 사이의 틈에 완벽하게 들어맞습니다. 이를 흔히 '아폴로니안 패킹'이라고 합니다.
블렌드 유형 |
성분 A |
성분 B |
결과 속성 |
|---|---|---|---|
모노모달 |
10μm 구형 |
없음 |
적당한 점도, 취급 용이 |
바이모달 |
30μm 구형 |
3μm 구형 |
높은 로딩, 높은 열전도율 |
삼모달 |
50μm 구형 |
10μm 구형 |
0.5μm 미립자 크기 |
추가하는 것이 좋습니다 . 열 전도성 표면 처리를 보관 중에 침전되지 않도록 이러한 혼합물에 PSD의 일관성은 프리미엄 산업 등급 공급업체를 나머지 공급업체와 구별하는 요소입니다. '미세' 비율이 너무 작으면 표면적이 급증하고 점도가 다시 나타납니다. 너무 크면 틈새에 들어가지 않습니다. 정밀도가 전부입니다.
'구형 알루미나와 불규칙 알루미나'의 싸움에서 고성능 전자 응용 분야의 승자는 분명합니다. 불규칙 알루미나는 기본 작업에 비용 효율적인 선택이지만 구형 알루미나 분말은 고밀도, 고전력 전자 장치를 위한 필수 요소입니다. '볼 베어링' 흐름, 매우 높은 열 부하 및 우수한 유전체 보호 기능을 제공하는 능력으로 인해 이 제품은 현대 캡슐화재의 표준이 되었습니다.
제조업체는 선택함으로써 미세한 입자 크기의 구형 필러를 장치가 더 차갑게 작동하고 더 오래 지속되며 더 높은 수율로 생산되도록 할 수 있습니다. 모바일 프로세서용 언더필을 설계하든, 전기 자동차 인버터용 포팅 컴파운드를 설계하든, 알루미나 필러의 형상은 열 관리 전략의 기초입니다.
에서는 Shengtian 공장 첨단 소재 산업의 선두주자라는 자부심을 갖고 있습니다. 우리는 최첨단 화염 구형화 기술에 막대한 투자를 하여 구형 알루미나 분말을 생산할 수 있습니다. 세계 최고 수준의 구형도와 순도를 지닌 우리 시설은 단순한 생산 라인이 아닙니다. 입자 크기 일관성, 에 대해 모든 배치를 엄격하게 테스트하는 기술 전문 지식의 중심지입니다 . 내습성 및 열 성능 우리는 반도체 세계에서는 작은 편차라도 치명적인 고장으로 이어질 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이것이 우리가 엄격한 ISO 인증 품질 관리를 유지하는 이유입니다. 우리의 강점은 고객의 특정 수지 시스템에 대한 입자 크기 분포를 맞춤화할 수 있는 능력에 있으며, 선택하면 Shengtian을 제조 성공과 전자 부품의 신뢰성에 전념하는 파트너를 얻게 됩니다.
Q1: 구형 알루미나가 불규칙 알루미나보다 열전도율이 더 좋은 이유는 무엇입니까? A: 구형 알루미나 분말은 더 높은 충전 밀도를 가능하게 합니다. 입자가 더 촘촘하게 채워지면 열이 이동하는 접촉점이 많아져 열 전도성 효율이 크게 증가합니다. 불규칙한 필러의 들쭉날쭉하고 간격이 있는 구조에 비해 캡슐재의
Q2: 알루미나의 모양이 봉지재의 전기적 특성에 영향을 줍니까? 답: 그렇습니다. 구형 입자는 일반적으로 제조 공정으로 인해 표면이 더 매끄럽고 이온 불순물 수준이 낮습니다. 이는 절연 강도를 향상시키고 고전압 하에서 전기 누출이나 고장의 위험을 줄입니다.
Q3: 비용 절감을 위해 불규칙 알루미나와 구형 알루미나를 혼합할 수 있나요? A: 예, 많은 회사에서 '하이브리드' 접근 방식을 사용합니다. 그러나 소량의 불규칙한 알루미나라도 점도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 언더필과 같은 고급 애플리케이션의 경우 구형 알루미나 분말 제제가 필요합니다. 일반적으로 흐름을 유지하기 위해 100%
Q4: 구형 알루미나는 장비를 마모시키나요? A: 아니요, 훨씬 덜 마모적입니다. 날카로운 모서리가 없기 때문에 디스펜싱 바늘과 펌프를 '샌딩'하지 않습니다. 이는 의 주요 이점입니다 . 산업 등급 생산 라인 가동 중지 시간을 줄이려는
Q5: 캡슐화재에 적합한 입자 크기를 어떻게 선택합니까? A: '본드 라인 두께' 또는 채워야 하는 간격에 따라 다릅니다. 일반적인 규칙은 가장 큰 입자가 가장 작은 간격 크기의 1/3을 넘지 않아야 한다는 것입니다. 사용하면 미세 입자 크기 등급을 섬세한 부품 사이의 좁은 공간에 도달하는 데 도움이 됩니다.
