摘要(yao)：本文主(zhǔ)要通過(guo)對EMC封裝(zhuang)成形的(de)過程中(zhōng)常出現(xiàn)的問題(tí)🧡(缺陷)一(yī)未填充(chōng)、氣孔、麻(ma)點、沖絲(si)、開裂、溢(yì)料、粘模(mo)等進行(háng)分析與(yǔ)研究，并(bing)❄️提出行(háng)之有效(xiào)的解決(jue)辦☎️法與(yu)對策。
塑(sù)料封裝(zhuang)以其獨(dú)特的優(yōu)勢而成(cheng)爲當前(qián)微電子(zi)封🐉裝的(de)主流🈲，約(yue)😍占封裝(zhuang)市場的(de)95%以上。塑(sù)封産品(pǐn)的廣泛(fàn)🚶♀️應用，也(ye)爲塑料(liào)封裝帶(dài)來了前(qián)所未有(yǒu)的發展(zhǎn)，但是幾(ji)乎所❄️有(yǒu)的塑封(feng)産品成(chéng)形缺陷(xian)問題總(zong)是普遍(biàn)存在的(de)，也無論(lun)是采用(yong)先進的(de)傳遞模(mo)注封裝(zhuang)，還是采(cǎi)用傳統(tong)的單注(zhu)塑模封(feng)裝,都是(shi)無法完(wan)全避免(miǎn)的。相比(bi)較而言(yán)，傳♈統塑(su)封模成(cheng)形缺陷(xiàn)幾率較(jiao)大，種類(lèi)也較多(duō)，尺寸越(yue)大，發生(shēng)的幾率(lǜ)也越大(da)。塑封産(chǎn)品的質(zhi)量優劣(liè)主要由(you)四個方(fāng)面因素(su)來決定(ding)：A、EMC的性能(néng)，主要包(bao)括膠化(hua)時間、黏(nián)度、流😘動(dòng)性、脫🌈模(mó)性、粘接(jie)性、耐濕(shi)性、耐熱(re)性、溢料(liao)性、應力(li)、強度🤟、模(mo)量等;B、模(mo)具，主要(yao)包括澆(jiao)道、澆口(kou)、型腔🐪、排(pai)氣口設(shè)計與引(yin)線框架(jià)設計的(de)匹配💘程(chéng)度👨❤️👨等;C、封(fēng)裝形式(shi)，不同的(de)封裝👈形(xíng)式往往(wǎng)會出現(xian)不🥰同的(de)缺陷⚽，所(suo)以優化(hua)封裝形(xíng)式的💛設(shè)計，會大(dà)大減少(shǎo)不良缺(que)陷的發(fa)生;D、工⚽藝(yi)參數，主(zhu)要包🐅括(kuò)合模壓(yā)力、注塑(su)壓力、注(zhù)塑速度(du)、預熱溫(wēn)度、模具(ju)溫度♋、固(gù)化時間(jiān)等。
下面(miàn)主要對(dui)在塑封(fēng)成形中(zhōng)常見的(de)缺陷問(wèn)題産生(sheng)的原因(yin)進行分(fèn)析研究(jiu)，并提出(chū)相應有(you)效可行(hang)的解決(jué)辦法與(yu)對策❗。
1.封(feng)裝成形(xíng)未充填(tián)及其對(dui)策
封裝(zhuāng)成形未(wèi)充填現(xiàn)象主要(yao)有兩種(zhǒng)情況：一(yi)種是有(yǒu)趨向性(xìng)的未充(chōng)填，主要(yào)是由于(yu)封裝工(gong)藝與EMC的(de)性能參(can)數不匹(pǐ)🤞配造成(chéng)的;一種(zhǒng)是随機(ji)性的未(wei)充填，主(zhu)要🈲是由(you)于模具(ju)清洗不(bú)當、EMC中不(bu)溶性雜(za)質太大(dà)、模具進(jìn)料口太(tài)小等原(yuán)因，引起(qǐ)模具澆(jiāo)口堵塞(sai)而造成(cheng)的。從封(fēng)裝形式(shi)上看，在(zài)DIP和QFP中比(bi)較容易(yi)出現未(wei)充填現(xian)象，而從(cóng)外形上(shàng)🛀🏻看，DIP未充(chong)填主要(yào)表現爲(wèi)完全未(wei)充填和(he)部分未(wèi)充填，QFP主(zhu)要存在(zài)角部未(wei)充填。 未(wèi)充填的(de)主要原(yuan)因及其(qi)對策：
(1)由(you)于模具(jù)溫度過(guo)高，或者(zhe)說封裝(zhuāng)工藝與(yǔ)EMC的性能(néng)參數不(bú)匹🐉配🐇而(er)引起的(de)有趨向(xiang)性的未(wèi)充填。預(yu)熱後的(de)EMC在高溫(wen)下反應(ying)速度😄加(jiā)快，緻使(shi)EMC的膠化(hua)時間相(xiang)對變短(duan)，流動性(xing)變差，在(zài)型腔還(hai)未完全(quán)充滿🌂時(shi)，EMC的黏度(du)便會急(jí)劇上升(sheng)，流動阻(zu)力也變(bian)大，以至(zhi)于未能(néng)得到良(liang)💘好的充(chōng)填，從而(er)形成有(yǒu)趨🈲向性(xing)的未充(chong)填。在VLSI封(fēng)裝中⭐比(bǐ)較容易(yi)出現這(zhe)種現象(xiang)，因爲✌️這(zhe)些大規(guī)模電路(lù)每模EMC的(de)用量往(wǎng)往比較(jiào)大，爲使(shǐ)在短時(shi)間内達(dá)到均勻(yún)受熱的(de)效果，其(qi)設定的(de)溫度往(wǎng)往也比(bǐ)較高，所(suo)以容易(yi)産生這(zhe)種未充(chōng)填現象(xiàng)。) 對于🈚這(zhe)種有趨(qū)向性的(de)未充填(tian)主要是(shì)由于EMC流(liú)動性✂️不(bú)充分而(er)引起的(de)，可以采(cǎi)♋用提高(gao)EMC的預⭐熱(re)溫度，使(shǐ)其☔均勻(yun)受熱;增(zēng)加注塑(sù)壓力和(hé)速度，使(shi)EMC的流速(sù)加快;降(jiàng)🔅低模具(ju)溫度，以(yi)減緩反(fǎn)應速度(du)，相對❤️延(yán)長EMC的膠(jiāo)化時間(jian)，從而🐇達(dá)到充分(fèn)填充的(de)👄效果。
(3)雖(sui)然封裝(zhuang)工藝與(yǔ)EMC的性能(néng)參數匹(pi)配良好(hǎo)，但是由(yóu)于🥰保管(guan)不當❄️或(huò)者過期(qi)，緻使EMC的(de)流動性(xìng)下降，黏(nián)度太大(da)或者膠(jiāo)化🐉時間(jiān)太短，均(jun)會🏒引起(qi)填充不(bú)良。其解(jie)決辦法(fǎ)主要是(shì)選擇具(ju)有合适(shi)的黏度(du)和膠化(hua)時間的(de)EMC，并按照(zhao)EMC的儲🏃🏻存(cún)和使用(yong)要求妥(tuo)善保管(guǎn)。
(4)由于EMC用(yong)量不夠(gou)而引起(qǐ)的未充(chōng)填，這種(zhǒng)情況一(yī)般出現(xian)在更換(huàn)EMC、封裝類(lèi)型或者(zhě)更換模(mo)具的時(shí)候，其解(jiě)決辦法(fa)也比較(jiào)簡單，隻(zhī)要選擇(ze)與封裝(zhuāng)類型和(hé)模具相(xiang)匹配的(de)EMC用量，即(ji)可解決(jue)，但是用(yòng)量不宜(yi)過多或(huò)者過少(shao)。
2、封裝成(chéng)形氣孔(kong)及其對(dui)策
從氣(qì)孔的表(biǎo)面來看(kàn)，形成的(de)原因似(si)乎很簡(jiǎn)單，隻是(shi)型腔⭐内(nèi)☎️有殘🔞餘(yú)氣體沒(méi)有有效(xiào)排出而(er)形成的(de)。事實上(shang)，引起氣(qi)孔缺陷(xian)的因素(sù)很多，主(zhu)要表現(xiàn)在以下(xia)幾個方(fāng)面：A、封裝(zhuāng)材料方(fang)面，主要(yao)包括EMC的(de)膠化時(shi)間、黏度(dù)、流動性(xìng)、揮發物(wu)含量☂️、水(shui)分含量(liang)✨、空氣含(han)量、料餅(bing)密度、料(liao)餅直徑(jìng)與💔料簡(jian)直徑不(bu)⛱️相匹配(pei)等;B、模具(jù)方面，與(yu)料🆚筒的(de)形狀、型(xíng)腔的形(xing)狀和排(pai)列、澆口(kǒu)和排氣(qì)口的形(xíng)‼️狀與位(wei)置等有(you)關;C、封裝(zhuāng)工藝方(fāng)面，主要(yào)與預熱(rè)溫度、模(mó)☀️具溫度(dù)、注塑速(su)度💃🏻、注塑(su)壓力、注(zhu)塑時間(jian)🈲等有關(guan)。
在封裝(zhuāng)成形的(de)過程中(zhong)，頂端氣(qì)孔、澆口(kou)氣孔和(he)内部🈲氣(qi)孔産生(shēng)的✔️主要(yao)原因及(ji)其對策(cè)：
(1)、頂端氣(qì)孔的形(xing)成主要(yao)有兩種(zhǒng)情況，一(yi)種是由(you)于各✏️種(zhǒng)因素使(shi)EMC黏度急(jí)劇-上升(sheng)，緻使注(zhù)塑壓力(lì)無法有(yǒu)效傳遞(di)到頂端(duan)，以至于(yu)頂端殘(can)留的氣(qi)體無法(fa)排出而(ér)造成氣(qi)孔缺陷(xiàn);一種是(shì)EMC的流動(dòng)速度太(tài)慢，以至(zhì)于型腔(qiang)沒有完(wan)全充滿(man)就開始(shi)發生⚽固(gu)化交聯(lian)反應，這(zhe)樣也會(hui)形成氣(qì)孔缺陷(xian)。解決🏒這(zhè)種缺陷(xiàn)最有效(xiao)的方法(fa)就是增(zēng)加注塑(sù)速度，适(shì)當調整(zhěng)預熱溫(wen)度也會(hui)有些改(gǎi)善。
(2)、澆口(kou)氣孔産(chan)生的主(zhu)要原因(yīn)是EMC在模(mo)具中的(de)流動速(sù)度🐅太快(kuài)，當型腔(qiāng)充滿時(shí)，還有部(bu)分殘餘(yú)氣體未(wèi)能及時(shí)排🏃🏻♂️出，而(er)此時排(pai)氣口已(yi)經被溢(yì)出料堵(du)塞，最後(hou)殘留氣(qi)體在注(zhù)塑壓力(lì)的作用(yòng)下，往往(wǎng)會🐇被壓(ya)縮而留(liú)在澆口(kou)附☎️近。解(jiě)決這種(zhong)氣孔缺(quē)陷的有(you)效方法(fa)就是🧑🏾🤝🧑🏼減(jiǎn)慢注塑(sù)速度，适(shì)當降低(di)預熱溫(wēn)度，以✌️使(shǐ)EMC在模具(jù)中的流(liú)動速度(dù)減緩;同(tóng)時爲了(le)促進揮(hui)發性物(wù)質的逸(yi)🔞出，可以(yǐ)适當提(tí)高模具(jù)溫度。
(3)、内(nèi)部氣孔(kong)的形成(chéng)原因主(zhǔ)要是由(yóu)于模具(ju)表面的(de)溫度過(guo)🐆高♉，使型(xíng)腔表面(mian)的EMC過快(kuài)或者過(guo)早發生(shēng)固化反(fan)應，加上(shàng)較快的(de)注塑速(sù)度使得(dé)排氣口(kǒu)部位充(chong)滿，以至(zhi)于内部(bu)的部分(fèn)氣體💞無(wu)法克服(fú)表面的(de)固化層(ceng)而留在(zai)内部🚶形(xing)成氣孔(kǒng)。這種氣(qì)孔缺陷(xiàn)一般多(duō)發生在(zài)💃大體積(jī)電路💯封(feng)裝中，而(ér)且多出(chū)現在澆(jiāo)口端和(he)中間🧑🏽🤝🧑🏻位(wei)置。要有(you)效的降(jiang)低這種(zhong)氣孔的(de)發生率(lü)，首先要(yao)适當降(jiàng)低模📱具(jù)溫度，其(qi)次可以(yi)考慮适(shi)❤️當提高(gao)注塑壓(yā)力，但是(shì)過分增(zēng)加壓力(li)會引起(qi)沖絲、溢(yì)料等其(qí)他缺陷(xiàn)，比較合(hé)适的壓(yā)力範圍(wei)是8～10Mpa。
3、封裝(zhuāng)成形麻(má)點及其(qí)對策
在(zài)封裝成(chéng)形後，封(feng)裝體的(de)表面有(you)時會出(chū)現大量(liang)微細小(xiǎo)孔，而且(qiě)位置都(dou)比較集(jí)中，看蔔(bo)去是一(yī)片麻點(dian)。這些缺(quē)陷往往(wang)🔱會伴🍉随(sui)其他缺(que)陷同時(shí)出現，比(bi)如未充(chong)填、開🐉裂(liè)等。這種(zhong)缺陷産(chan)生的😍原(yuán)因主要(yào)是料餅(bing)在預熱(re)的過程(cheng)中受熱(re)不均勻(yún)，各部位(wei)的溫差(cha)較大，注(zhù)🍓入模腔(qiang)後引起(qi)固化反(fǎn)應不一(yi)緻，以至(zhì)于形成(chéng)麻點缺(que)陷。引起(qi)料餅受(shòu)熱不均(jun)勻的因(yin)素也比(bi)較多，但(dàn)是✏️主要(yao)有以㊙️下(xia)三種情(qing)況：
(1)、料餅(bing)破損缺(que)角。對于(yu)一般破(pò)損缺角(jiao)的料餅(bǐng)，其缺損(sǔn)的🈲長度(dù)小于料(liao)餅高度(du)的1/3，并且(qie)在預熱(re)機輥子(zi)上轉動(dong)平穩，方(fāng)㊙️可使用(yòng)，而☂️且爲(wei)了防止(zhi)預熱時(shi)傾倒，可(ke)以将破(pò)損的料(liao)餅夾在(zài)中間。在(zài)投入料(liao)筒✏️時，最(zuì)好将破(pò)損的料(liào)餅置于(yú)底部或(huo)頂部，這(zhè)樣可以(yi)改善料(liào)餅之❗間(jiān)的溫差(chà)。對于破(po)損嚴重(zhong)的料餅(bǐng)，隻能⛷️放(fang)棄不用(yòng)。
(2)、料餅預(yu)熱時放(fang)置不當(dāng)。在預熱(re)結束取(qu)出料餅(bing)時，往往(wǎng)會發現(xiàn)料餅的(de)兩端比(bi)較軟，而(er)中間的(de)比較硬(yìng)，溫差較(jiao)大。一般(ban)預熱溫(wen)度設置(zhi)在84-88℃時，溫(wēn)差在8～10℃左(zuǒ)右，這樣(yàng)封裝成(chéng)形時最(zuì)容易出(chu)現麻點(diǎn)💁缺陷。要(yao)解決因(yin)溫差較(jiào)大而引(yin)起的麻(ma)點缺陷(xiàn)，可以在(zài)預熱時(shi)将各料(liao)餅之間(jiān)留有一(yī)定的空(kong)隙來放(fàng)置，使各(gè)料😍餅都(dōu)能充分(fèn)👈均勻受(shou)熱。經☎️驗(yàn)表明，在(zai)投料時(shí)先投中(zhōng)間料餅(bing)後投兩(liǎng)端料餅(bǐng)，也會改(gai)🏃善這種(zhong)因溫差(chà)較大而(er)帶來的(de)缺陷。
(3)、預(yu)熱機加(jia)熱闆高(gāo)度不合(he)理，也會(hui)引起受(shou)熱不均(jun1)勻，從而(ér)💯導緻🌂麻(ma)點的産(chǎn)生。這種(zhǒng)情況多(duo)發生在(zai)同一預(yu)❤️熱機上(shang)使✉️用不(bu)同大小(xiao)的料餅(bing)時，而沒(méi)有調整(zheng)加熱闆(pan)的高度(dù)，使得加(jiā)熱闆與(yu)料餅距(jù)離忽遠(yuan)忽近，以(yǐ)至于料(liao)餅受熱(rè)不均。經(jing)驗證明(míng)，它🏃🏻♂️們之(zhi)間比較(jiào)合理的(de)距離是(shì)3-5mm，過近🙇🏻或(huo)者過遠(yuan)均不合(he)适。
4、封裝(zhuāng)成形沖(chòng)絲及其(qi)對策
在(zài)封裝成(chéng)形時，EMC呈(chéng)現熔融(rong)狀态，由(yóu)于具有(yǒu)一定的(de)熔融黏(nián)度💔和🈲流(liu)動速度(dù)，所以自(zì)然具有(yǒu)一定的(de)沖力，這(zhè)種沖力(li)作用在(zai)金絲上(shàng)，很容易(yi)使金絲(sī)發生偏(piān)移，嚴重(zhong)的會造(zào)成金絲(sī)沖斷。這(zhe)種沖絲(sī)現象❓在(zai)塑封的(de)過🔴程中(zhōng)是很常(chang)見的，也(ye)是無法(fǎ)完全消(xiao)除的，但(dan)是如果(guo)選擇适(shi)當的黏(nián)度和流(liu)速還是(shi)可以控(kòng)制在良(liang)品範💛圍(wéi)之内的(de)。EMC的熔融(róng)黏度和(hé)流動速(sù)度對金(jīn)絲的沖(chong)力影響(xiǎng)，可以㊙️通(tōng)過建立(li)一個☁️數(shu)學模型(xing)😄來解釋(shì)。可以假(jiǎ)設🈲熔融(róng)的EMC爲理(lǐ)想流🆚體(ti)，則沖力(li)F=KηυSinQ，K爲常數(shù)，η爲EMC的熔(rong)融黏度(dù)，υ爲流動(dòng)🐕速度，Q爲(wei)流動🐕方(fang)向與💜金(jin)絲的夾(jia)角。從公(gong)式❗可以(yǐ)看出：η越(yue)大，υ越大(dà)，F越大;Q越(yue)大，F也越(yue)大;F越大(da)，沖絲越(yue)💛嚴重。
5、封(feng)裝成形(xíng)開裂及(jí)其對策(cè)
對于粘(zhān)模引起(qi)的開裂(liè)現象，主(zhu)要是由(yóu)于固化(hua)時間過(guo)短、EMC的脫(tuō)模性能(neng)較差或(huò)者模具(jù)表面玷(dian)污等因(yīn)素造成(chéng)的。在成(chéng)形🧡工藝(yi)上，可以(yi)采取延(yan)長固化(huà)時間，使(shǐ)之充分(fèn)固化;在(zai)材料方(fang)面，可以(yǐ)改善EMC的(de)脫模性(xìng)能;在操(cao)作方面(mian)，可以每(měi)模前将(jiang)模具表(biao)面清除(chú)幹淨，也(yě)可✍️以将(jiāng)模具表(biǎo)面塗上(shang)适量的(de)脫模劑(ji)。對于EMC吸(xi)濕引起(qǐ)🎯的開裂(lie)現象，在(zai)🈲工藝上(shang)，要保證(zhèng)在保管(guǎn)和恢複(fu)常溫的(de)過程中(zhong)🆚，避免吸(xi)濕的發(fa)生;在材(cái)料🥵上，可(kě)以選擇(zé)具有高(gao)Tg、低膨脹(zhang)、低吸水(shuǐ)率、高黏(nian)結力的(de)EMC。對于各(ge)材料膨(péng)脹系數(shù)不🚶♀️匹配(pei)引起的(de)開裂現(xian)象，可以(yǐ)選擇與(yu)芯片、框(kuang)架等材(cái)料膨脹(zhang)系數相(xiàng)匹配的(de)
6、封裝成(chéng)形溢料(liào)及其對(duì)策
在封(feng)裝成形(xing)的過程(cheng)中，溢料(liao)又是一(yi)個常見(jian)的缺陷(xian)形式，而(ér)這種缺(quē)陷本身(shēn)對封裝(zhuāng)産品的(de)性能沒(méi)有影響(xiang)，隻會影(yǐng)😍響後來(lai)的可焊(hàn)性和外(wài)觀。溢料(liào)産生的(de)原因可(ke)以從兩(liang)個方面(miàn)來考慮(lǜ)，一是材(cái)料㊙️方面(miàn)，樹脂黏(nian)⛱️度過低(di)、填料粒(lì)度分布(bu)不合理(lǐ)等都會(hui)引起溢(yì)料的發(fā)生，在黏(nián)度的允(yun)許範圍(wéi)内，可以(yǐ)選擇黏(nián)度較大(dà)的樹脂(zhī)，并調整(zhěng)填👣料的(de)粒度分(fèn)布，提高(gao)填充量(liàng)，這樣可(ke)🔴以從EMC的(de)自身上(shàng)提高其(qí)抗🤩溢料(liào)性能;二(èr)是封裝(zhuang)工藝☀️方(fang)面，注塑(sù)壓力過(guò)大㊙️，合模(mo)壓力過(guò)低，同樣(yàng)可以引(yǐn)起溢料(liào)的産生(sheng)，可以通(tong)過适當(dāng)降低注(zhù)塑壓力(lì)和提高(gāo)合模壓(ya)力，來改(gai)善這一(yī)缺🌏陷。由(yóu)于塑封(feng)模⭐長期(qi)使用後(hou)表面磨(mo)損👌或基(ji)座不平(ping)整🎯，緻使(shi)合模後(hou)的間隙(xi)較⭐大，也(yě)會造成(chéng)溢料，而(er)生産中(zhong)見到❤️的(de)嚴重溢(yì)料現象(xiang)往往都(dou)是這種(zhong)原因引(yǐn)起的，可(ke)以盡量(liang)減少磨(mó)損，調整(zheng)基座的(de)平整度(dù)，來😍解決(jue)這種溢(yi)料缺陷(xian)。
7、封裝成(cheng)形粘模(mó)及其對(dui)策
8.結(jie)語
總之(zhī)，塑封成(chéng)形的缺(quē)陷種類(lèi)很多，在(zài)不同的(de)封裝形(xing)式上有(you)不同的(de)表現形(xíng)式，發生(sheng)的幾率(lǜ)和位置(zhì)也有很(hěn)大的差(cha)異，産生(shēng)的原因(yin)也比較(jiào)複雜，并(bìng)且互相(xiàng)牽連，互(hu)相影響(xiǎng)，所以應(ying)該在分(fèn)别研究(jiu)的基礎(chu)上，綜合(hé)考慮，制(zhì)定出相(xiang)應的行(hang)之有效(xiào)💁的解決(jué)方法與(yǔ)對策㊙️。
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