摘要:本(běn)文主要通(tōng)過對EMC封裝(zhuang)成形的過(guo)程中常出(chū)現的問題(ti)(缺陷)一未(wèi)填充、氣孔(kong)、麻點、沖絲(sī)、開裂、溢料(liào)、粘模等👌進(jin)行分析與(yǔ)研究,并提(ti)出行之有(you)效的解決(jué)辦法與對(dui)策。
塑料封(fēng)裝以其獨(dú)特的優勢(shì)而成爲當(dang)前微電子(zǐ)封裝的主(zhu)流🏃♂️,約占封(feng)裝市場的(de)95%以上。塑封(feng)産品的廣(guang)泛應用㊙️,也(yě)爲塑料封(fēng)裝帶來了(le)前所未有(you)的發展,但(dàn)是幾乎所(suǒ)有的塑封(fēng)産品成形(xing)缺陷問題(tí)總是普遍(bian)存在的,也(ye)無🔱論是采(cǎi)用先進的(de)傳遞模注(zhù)封裝,還是(shì)采用傳統(tong)的單注塑(sù)模封裝,都(dou)是無法完(wan)👄全避免的(de)。相❄️比較而(er)言,傳統塑(su)封模成形(xíng)缺🆚陷幾率(lü)較大,種類(lèi)也較多,尺(chǐ)寸越大,發(fa)生的幾率(lǜ)也越大。塑(sù)封産品的(de)質量優劣(liè)主要由四(sì)個方面因(yin)素來決定(dìng):A、EMC的性能,主(zhu)要包括膠(jiāo)化時間、黏(nián)度、流動性(xìng)、脫模性、粘(zhān)接性、耐濕(shī)性💛、耐熱性(xìng)、溢料性、應(ying)✍️力、強度、模(mo)量等;B、模具(jù),主要包括(kuo)澆道、澆口(kou)、型腔、排氣(qì)口設計與(yu)引線框架(jia)設計的匹(pi)配程度等(deng);C、封裝形式(shì),不同的封(fēng)裝形👄式往(wǎng)往會出現(xiàn)不同的缺(quē)陷🤩,所以優(you)化封裝形(xing)式的設計(ji)🐉,會大大減(jiǎn)少不良缺(que)陷的發生(shēng);D、工藝參數(shu),主要包括(kuo)合模壓力(lì)、注🏃塑壓力(li)、注塑速度(du)、預熱溫度(du)、模具溫度(du)、固化時間(jian)等。
下面主(zhu)要對在塑(su)封成形中(zhōng)常見的缺(que)陷問題産(chǎn)生的原因(yīn)進行分析(xi)研究,并提(tí)出相應有(yǒu)效可行的(de)解決辦法(fǎ)與對策。
1.封(fēng)裝成形未(wei)充填及其(qí)對策
封裝(zhuang)成形未充(chōng)填現象主(zhǔ)要有兩種(zhong)情況:一種(zhong)是有趨向(xiàng)性的未💘充(chong)填,主要是(shì)由于封裝(zhuāng)工藝與EMC的(de)性能📱參數(shù)不匹配造(zao)成的♍;一種(zhǒng)是随機性(xìng)的未充填(tián),主要是由(yóu)于模具清(qīng)洗不當🔅、EMC中(zhong)不溶性雜(za)質太大、模(mó)具進料口(kǒu)太小等原(yuan)因,引起模(mó)具澆⛱️口堵(du)塞而造成(cheng)的。從封裝(zhuāng)形式上看(kan),在DIP和QFP中比(bi)較容易出(chu)現未充填(tian)現象🎯,而從(cóng)外形上看(kan),DIP未充填主(zhǔ)要表現爲(wèi)完全未充(chōng)填和🌈部分(fèn)未充填,QFP主(zhu)要存在角(jiǎo)部未充填(tián)。 未充填的(de)主要🥰原因(yīn)及其對策(cè):
(1)由于模具(jù)溫度過高(gāo),或者說封(feng)裝工藝與(yǔ)EMC的性能參(can)數不匹配(pèi)而引起的(de)有趨向性(xìng)的未充填(tián)。預熱後的(de)EMC在高溫下(xia)⛷️反應速度(du)加快,緻使(shi)EMC的膠化時(shí)間相對變(biàn)短,流動性(xing)變差,在型(xing)腔♌還未完(wan)🙇♀️全充滿🏒時(shi),EMC的黏度便(biàn)🔞會急劇上(shang)升,流動阻(zǔ)力也變大(dà)💃🏻,以至于未(wei)✉️能得到良(liang)好的充填(tián),從而形成(chéng)有趨向性(xing)的未充填(tián)。在VLSI封裝中(zhong)📐比較容易(yi)出🌐現這種(zhǒng)現象,因爲(wèi)這些大規(gui)模電🧑🏾🤝🧑🏼路每(mei)模EMC的用量(liang)往往比較(jiao)大,爲使在(zài)短時間内(nei)達到均勻(yun)受熱的效(xiào)果,其設定(dìng)的溫度往(wang)往也比較(jiào)高,所以容(róng)易産生這(zhè)種未充填(tian)現象。) 對于(yu)這種有趨(qū)向性的未(wèi)⛹🏻♀️充填主要(yao)是由于EMC流(liú)動性不充(chong)分而引起(qǐ)的,可以采(cai)用提高EMC的(de)預🚶熱溫度(du),使其均勻(yun)受熱;增加(jia)注塑壓力(lì)和速度,使(shǐ)EMC的流速加(jia)快;降低模(mo)具☎️溫度,以(yi)減緩反應(yīng)速度,相對(dui)💯延長EMC的膠(jiāo)化時間,從(cóng)而達到❌充(chōng)👈分填充的(de)❄️效果。
(2)由于(yú)模具澆口(kǒu)堵塞,緻使(shǐ)EMC無法有效(xiào)注入,以及(jí)由于模具(jù)清洗不當(dang)造成排氣(qì)孔堵塞,也(yě)會引起未(wèi)充填🤩,而且(qiě)這種未充(chong)填在🐅模具(jù)中的位置(zhì)也是毫無(wú)規律的。特(tè)别是在小(xiǎo)型封裝中(zhong),由于澆口(kǒu)、排氣口相(xiàng)對較小,所(suǒ)以最容易(yi)引起堵塞(sāi)而産✂️生未(wèi)充填現象(xiàng)。對于💔這種(zhong)未充填,可(ke)以用工具(ju)💃🏻清除堵塞(sai)物,并塗上(shang)少量💃🏻的脫(tuō)模劑,并且(qiě)在每模封(fēng)裝後,都要(yào)用**和刷子(zǐ)☀️将料筒和(hé)模具上的(de)EMC固‼️化料清(qing)除幹淨。
(3)雖(sui)然封裝工(gong)藝與EMC的性(xìng)能參數匹(pi)配良好,但(dan)是由于保(bǎo)管不當或(huò)者過期,緻(zhì)使EMC的流動(dòng)性下降,黏(nián)度太大或(huo)者膠化時(shí)間💯太短,均(jun1)會引起填(tian)充不良。其(qí)解決辦法(fǎ)主要是選(xuan)擇具有合(he)适的黏🐅度(du)和膠化時(shí)間的EMC,并🤩按(àn)照EMC的儲存(cun)和使用🌈要(yào)求妥善保(bǎo)管。
(4)由于EMC用(yòng)量不夠而(ér)引起的未(wèi)充填,這種(zhong)情況一般(ban)出現🙇🏻在🆚更(geng)換EMC、封裝類(lèi)型或者更(geng)換模具的(de)時候,其解(jie)決辦法✂️也(yě)比較簡單(dān),隻要選擇(zé)與封裝類(lèi)型和模具(ju)相匹配的(de)EMC用量,即可(kě)解決,但是(shi)用量不宜(yi)過多或者(zhě)過少。
2、封裝(zhuang)成形氣孔(kong)及其對策(cè)
在封裝成(cheng)形的過程(cheng)中,氣孔是(shi)最常見的(de)缺陷。根據(jù)㊙️氣孔❌在塑(sù)封🐉體上産(chan)生的部位(wei)可以分爲(wèi)内部氣孔(kong)和外部氣(qì)孔,而外部(bù)氣孔又可(ke)以分爲頂(dǐng)端氣孔和(hé)🐪澆口氣孔(kong)。氣孔不僅(jin)嚴重影響(xiang)塑封體的(de)外觀,而且(qie)直接影響(xiang)塑封器件(jiàn)的可靠性(xing),尤其是内(nei)部氣孔更(gèng)應重視。常(chang)見🌏的氣孔(kǒng)主要是外(wài)部氣孔,内(nèi)部氣孔無(wu)♋法直接看(kan)到,必須通(tōng)過X射線儀(yi)才能觀察(chá)到,而且較(jiao)小的内部(bù)氣孔Bp使通(tong)過x射線也(yě)看不清楚(chu),這也爲克(kè)服氣孔缺(que)陷帶來很(hen)🆚大困難。那(nà)麽,要解決(jué)氣孔缺陷(xiàn)💰問題,必須(xu)仔細研究(jiu)各類氣孔(kong)形成的過(guo)程。但🔞是嚴(yán)格來說,氣(qì)孔無法💯完(wán)全消㊙️除,隻(zhī)能多方面(mian)采取措施(shī)來改善,把(ba)氣🌈孔缺陷(xian)控制在良(liáng)品範圍之(zhī)内。
從氣孔(kong)的表面來(lái)看,形成的(de)原因似乎(hu)很簡單,隻(zhī)是型腔内(nèi)有殘餘氣(qi)體沒有有(yǒu)效排出而(er)形成的。事(shi)實🐕上,引起(qi)氣⁉️孔缺陷(xian)的📱因素很(hen)多,主要表(biao)現在以下(xia)幾個方面(mian)🌂:A、封裝材料(liao)方面,主要(yào)包括EMC的膠(jiao)化時間、黏(nian)度、流動性(xìng)、揮發物含(han)量、水分含(hán)量❄️、空氣含(hán)量🆚、料餅密(mì)度✨、料餅直(zhi)徑與❗料簡(jian)直徑不相(xiang)匹配等;B、模(mo)具方面,與(yǔ)料筒的形(xíng)狀、型腔的(de)形狀和排(pái)列、澆口和(hé)排氣口的(de)形狀與位(wei)置等有關(guan)😍;C、封裝工藝(yì)方面,主要(yao)與預熱溫(wēn)度、模🐆具溫(wēn)度、注塑速(su)度、注塑壓(yā)力、注塑時(shí)間等有關(guan)。
在封裝成(chéng)形的過程(chéng)中,頂端氣(qì)孔、澆口氣(qi)孔和内部(bu)氣🏃♀️孔産生(sheng)的主要原(yuán)因及其對(dui)策:
(1)、頂端氣(qi)孔的形成(chéng)主要有兩(liǎng)種情況,一(yi)種是由于(yú)各種✉️因素(sù)使EMC黏度急(jí)劇-上升,緻(zhì)使注塑壓(yā)力無法有(yǒu)效傳遞到(dào)頂端,以至(zhi)于頂端♋殘(cán)留的氣體(tǐ)無法排出(chū)而💃造成氣(qì)孔缺陷💛;一(yi)種是EMC的流(liú)動速度太(tai)慢,以至于(yu)型腔沒有(yǒu)完全充滿(man)就開始發(fa)生固化交(jiāo)聯反應,這(zhè)樣也會形(xíng)成氣孔缺(quē)陷。解決這(zhè)種缺陷最(zui)有效的方(fang)法就是增(zeng)加注塑🔞速(su)度,适當調(diào)整預熱溫(wēn)度也會有(yǒu)些改善。
(2)、澆(jiao)口氣孔産(chǎn)生的主要(yao)原因是EMC在(zai)模具中的(de)流動速度(dù)🔞太快♋,當💔型(xíng)☂️腔充滿時(shí),還有部分(fen)殘餘氣體(tǐ)未能及時(shí)排☎️出,而此(ci)時排氣口(kǒu)已經被溢(yì)出料堵塞(sai),最後殘留(liú)氣體在注(zhù)塑壓力的(de)作用下🎯,往(wǎng)往會被壓(ya)縮而留在(zài)澆口附近(jin)。解決這種(zhǒng)氣孔缺💚陷(xiàn)的有效方(fāng)法就是減(jiǎn)慢注塑速(su)♌度,适當降(jiang)低預熱溫(wen)度,以使EMC在(zài)模具中的(de)流動速度(dù)減緩;同時(shi)爲了促進(jin)揮發性物(wù)質的逸出(chu),可以适♈當(dāng)提高模具(ju)溫度。
(3)、内部(bù)氣孔的形(xing)成原因主(zhu)要是由于(yú)模具表面(miàn)的溫度過(guo)高,使型腔(qiāng)表面的EMC過(guo)快或者過(guo)早發生固(gù)化反應,加(jia)上較✍️快的(de)注塑速度(dù)使得排氣(qi)口部位充(chōng)滿,以📱至于(yu)内部的部(bù)分氣體無(wu)法克服表(biǎo)面的固化(hua)層而留在(zài)内部形成(chéng)氣孔。這種(zhong)氣孔缺陷(xiàn)一般🤩多發(fā)生在大體(tǐ)積電路封(fēng)裝中,而且(qie)💃多出現在(zai)澆口端和(hé)中間位置(zhi)。要有效的(de)降低這種(zhǒng)氣孔的發(fā)生率,首先(xiān)要适當降(jiang)低模具溫(wen)度📱,其次可(ke)以考慮适(shì)當提高注(zhu)塑壓力,但(dan)是過分增(zēng)加壓☂️力會(huì)引起沖絲(sī)、溢料等其(qi)他缺陷,比(bi)較合适的(de)壓力範圍(wéi)是8~10Mpa。
3、封裝成(chéng)形麻點及(ji)其對策
在(zai)封裝成形(xing)後,封裝體(ti)的表面有(you)時會出現(xian)大量微細(xi)🏃♂️小孔,而且(qie)❓位置都比(bǐ)較集中,看(kàn)蔔去是一(yi)片麻點。這(zhè)些缺陷往(wang)往會伴随(suí)其💞他缺陷(xian)同時出現(xian),比如未充(chong)填、開裂等(děng)。這種缺陷(xiàn)産生的原(yuan)因主要是(shi)料餅在預(yu)熱的過程(chéng)中受熱🏃♂️不(bú)均勻,各部(bu)位的溫差(cha)較大,注🈚入(rù)模腔後引(yin)起固化反(fan)應不一緻(zhi),以至于形(xíng)成麻點缺(quē)陷。引起料(liao)⭕餅受熱不(bú)均勻的因(yin)素也比較(jiao)多,但是主(zhǔ)要有以⭐下(xia)三種情況(kuàng):
(2)、料(liao)餅預熱時(shi)放置不當(dāng)。在預熱結(jié)束取出料(liao)餅時,往🌈往(wang)會發現料(liào)餅的兩端(duan)比較軟,而(ér)中間的比(bǐ)較硬,溫差(cha)較大。一般(bān)預🌈熱溫度(dù)設置在84-88℃時(shi),溫差在8~10℃左(zuo)右,這樣👈封(feng)裝成形時(shí)最容易出(chū)現麻點🌈缺(que)陷。要解決(jué)因溫差較(jiao)大而引起(qi)的麻點缺(que)陷,可以🌍在(zài)預熱時将(jiāng)各料餅👄之(zhi)間留有一(yi)🥵定的空隙(xi)來放置,使(shǐ)各料🏃🏻♂️餅都(dou)能充分均(jun1)勻受熱。經(jīng)驗表明,在(zài)投料時先(xian)投中間料(liao)餅💁後投兩(liang)端料餅,也(ye)會改善這(zhe)種因溫差(chà)較大而帶(dài)來的缺💘陷(xiàn)。
4、封裝成(chéng)形沖絲及(ji)其對策
在(zai)封裝成形(xing)時,EMC呈現熔(rong)融狀态,由(you)于具有一(yī)定的熔融(róng)黏♌度和流(liu)動速度,所(suǒ)以自然具(jù)有一定的(de)沖力,這種(zhǒng)沖力作用(yòng)在金絲上(shang),很容易使(shi)金絲發生(sheng)偏移,嚴重(zhòng)的會造成(cheng)金絲沖斷(duan)。這種沖絲(sī)現象在塑(su)封的過⚽程(chéng)中是很常(cháng)見的,也是(shi)無法完全(quán)消除的,但(dan)是如果選(xuan)擇适當的(de)黏度和流(liú)速還是可(ke)以控制在(zài)良品範圍(wéi)之内的。EMC的(de)熔🐕融黏度(dù)和流動🙇🏻速(sù)度對金絲(si)的沖力影(yǐng)響,可以通(tong)過建立一(yī)個數學模(mó)型⁉️來解釋(shì)。可以假設(shè)🈚熔融的EMC爲(wèi)理想流體(tǐ),則沖力F=KηυSinQ,K爲(wei)常數,η爲EMC的(de)熔融黏度(dù),υ爲流動⭐速(su)度,Q爲流動(dòng)方向與金(jin)絲的夾角(jiao)。從公式可(kě)以看出:η越(yuè)大,υ越大,F越(yue)大📧;Q越大,F也(yě)越大;F越大(dà),沖絲越📐嚴(yan)重。
要改善(shàn)沖絲缺陷(xiàn)的發生率(lǜ),關鍵是如(rú)何選擇和(he)控制☂️EMC的熔(róng)融黏度和(he)流速。一般(bān)來說,EMC的熔(róng)融黏度是(shì)由高到低(di)再到高的(de)一個變化(huà)過程,而且(qiě)存在一個(ge)低黏度期(qi),所以選擇(ze)一個⛹🏻♀️合理(li)的注塑時(shi)👉間,使模腔(qiāng)中的EMC在低(di)黏🚩度期中(zhōng)流動,以減(jian)少沖力。選(xuǎn)擇一個合(hé)适的流動(dong)速度也是(shi)減小沖力(lì)的有效辦(bàn)🌍法,影響流(liu)動速度的(de)因素很多(duo),可以從注(zhu)塑速度、模(mo)具溫度、模(mo)具流道、澆(jiāo)口等因素(su)來考慮。另(lìng)外,長金🐪絲(sī)的封裝産(chan)品比短金(jīn)絲的封裝(zhuang)産🔴品更容(rong)易發生沖(chong)絲現象,所(suo)以芯片的(de)尺寸與小(xiǎo)島的尺寸(cun)要匹配,避(bì)免大島小(xiǎo)芯片現象(xiàng),以減小沖(chong)絲程度。)
5、封(feng)裝成形開(kāi)裂及其對(dui)策
在封裝(zhuāng)成形的過(guò)程中,粘模(mó)、EMC吸濕、各材(cai)料的膨脹(zhang)系數不匹(pi)配等都會(hui)造成開裂(lie)缺陷。
對于(yú)粘模引起(qǐ)的開裂現(xiàn)象,主要是(shì)由于固化(hua)時間過短(duǎn)、EMC的脫模性(xìng)能較差或(huo)者模具表(biao)面玷污等(děng)因素💛造成(chéng)的。在成形(xing)工藝🧡上,可(ke)😍以采取延(yán)長固化時(shí)間,使之充(chong)分固化;在(zài)材料方面(mian),可以改善(shan)EMC的脫模性(xing)能;在操作(zuò)方面,可以(yǐ)每模前将(jiang)模具表面(mian)清除幹淨(jìng),也可🏃♀️以将(jiāng)模具表面(miàn)塗上适量(liàng)的脫模劑(jì)。對于EMC吸濕(shī)引起🌂的開(kai)裂現象,在(zài)工藝上,要(yao)保證在保(bao)管和恢複(fú)常溫的過(guo)程中⭐,避免(miǎn)吸濕的發(fā)生;在材料(liào)上,可以選(xuan)擇具🈚有高(gao)Tg、低膨脹、低(di)吸水率、高(gao)黏結力的(de)EMC。對🔴于🐇各材(cai)料膨脹系(xi)數不❗匹配(pei)引起的♍開(kāi)裂現象,可(ke)以選擇與(yu)芯片、框架(jià)等材料膨(peng)脹☁️系數相(xiàng)匹配的
6、封(feng)裝成形溢(yi)料及其對(dui)策
在封裝(zhuāng)成形的過(guo)程中,溢料(liao)又是一個(gè)常見的缺(que)陷形💃🏻式⚽,而(er)這種缺陷(xiàn)本身對封(fēng)裝産品的(de)性能沒有(you)影響,隻⛱️會(huì)影響後來(lai)的可焊⛹🏻♀️性(xìng)和外觀。溢(yì)料産生的(de)原因可以(yǐ)從兩個方(fang)面來考慮(lǜ),一是材料(liao)方面,樹脂(zhī)黏度過低(di)、填料粒度(dù)分布不合(hé)理等都會(huì)引起溢料(liào)的發生,在(zài)黏度的允(yǔn)許範圍内(nei),可以選擇(ze)黏度較大(da)的樹脂,并(bìng)調整🔞填料(liào)的粒度分(fèn)布,提高填(tian)充量,這樣(yàng)可以從EMC的(de)自身上提(ti)高其抗溢(yì)料性能🏃♀️;二(er)是封裝工(gong)藝方面,注(zhu)塑壓力過(guo)大,合模壓(ya)力過低,同(tong)樣👅可以引(yǐn)起溢料的(de)産生,可以(yǐ)通過适當(dāng)降低注塑(sù)壓力和提(tí)高合模壓(ya)力,來改善(shàn)這一缺陷(xiàn)。由于塑封(fēng)模長期使(shi)用☔後表面(mian)磨損或基(ji)座不平整(zhěng),緻使合模(mo)後的間隙(xi)較大,也會(huì)造成溢料(liao),而生産中(zhōng)見到的嚴(yan)重溢料現(xian)象往往都(dōu)是😘這種原(yuan)因引起的(de),可以盡量(liàng)減少磨損(sun),調❄️整基座(zuò)的平整度(dù),來解決這(zhè)種溢料♈缺(que)陷。
7、封裝成(chéng)形粘模及(jí)其對策
封(feng)裝成形粘(zhan)模産生的(de)原因及其(qi)對策:A、固化(huà)時間太短(duǎn)🧡,EMC未🔴完✂️全㊙️固(gù)化而造成(chéng)的粘模,可(ke)以适當延(yan)長固化時(shí)間,增加合(hé)模時間使(shǐ)之🌐充分固(gù)化;B、EMC本身脫(tuo)模性能較(jiào)差而造成(cheng)的粘模隻(zhī)能從材料(liào)方面來改(gǎi)善EMC的脫模(mó)性能,或者(zhě)封裝成形(xing)的過程中(zhong),适當的外(wai)加脫模劑(jì);C、模具表面(miàn)👄沾污也會(huì)引起粘模(mó),可以通過(guò)清洗模具(ju)來解決;D、模(mó)🐇具溫度過(guo)低同樣會(hui)引起粘模(mó)現象,可🔴以(yi)适當提高(gāo)模具溫度(du)來加以改(gai)善。
8.結語
總(zǒng)之,塑封成(chéng)形的缺陷(xian)種類很多(duo),在不同的(de)封裝形式(shi)上🌂有不同(tong)的表現形(xing)式,發生的(de)幾率和位(wei)置也有很(hěn)大的差異(yi),産生的原(yuan)因也比較(jiao)複雜,并且(qie)互相牽連(lián),互相🏃🏻影響(xiang),所以應該(gai)⭕在分别研(yan)究的基礎(chǔ)上,綜合✍️考(kao)慮,制定出(chū)相應的行(hang)之有效的(de)解決方法(fa)與對策。
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