塑料封(fēng)裝以其獨(du)特的優勢(shì)而成爲當(dāng)前微電子(zǐ)封裝的主(zhu)👈流，約占封(fēng)裝市場的(de)95%以上。塑封(fēng)産品的廣(guǎng)泛應用，也(yě)爲塑料封(fēng)裝帶來👉了(le)前所未有(yǒu)的發展，但(dàn)是幾乎所(suo)有的塑封(fēng)産品🔴成形(xing)缺陷問題(tí)🧡總是普遍(biàn)存😍在的，也(ye)無🔞論是采(cai)用先進的(de)傳㊙️遞模注(zhu)封🐕裝，還是(shi)采用傳統(tong)的單✏️注塑(su)模封裝,都(dou)是無法完(wán)✌️全避免的(de)。相比較而(er)言，傳❄️統塑(sù)封模成形(xíng)缺陷幾率(lǜ)較大，種類(lèi)也🔞較多，尺(chǐ)寸越大，發(fā)生的幾率(lü)也越大🌈。塑(su)封産品的(de)質量優劣(lie)主要由四(sì)個方面因(yin)素來決定(dìng)：A、EMC的性能，主(zhǔ)要包括膠(jiāo)化時間、黏(nian)度、流動性(xìng)、脫🈚模性、粘(zhan)接性、耐濕(shi)性、耐熱性(xing)、溢料性、應(ying)力、強度、模(mo)量等;B、模具(jù)，主要包括(kuò)澆道、澆口(kou)、型腔、排氣(qi)口設計與(yu)引線框架(jià)設計的匹(pǐ)配程度等(deng);C、封裝形式(shì)，不同的封(feng)裝⭐形👅式往(wang)往會出現(xiàn)不🧑🏽🤝🧑🏻同的缺(quē)陷，所以優(you)化封裝形(xíng)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(li)、注塑壓力(lì)、注塑速度(dù)、預熱溫度(du)、模具溫度(du)🌍、固化時間(jiān)等。
下面主(zhu)要對在塑(su)封成形中(zhōng)常見的缺(quē)陷問題産(chǎn)生的原🔴因(yin)進行🔞分析(xi)研究，并提(ti)出相應有(you)效可行的(de)解決辦法(fǎ)與對策。
1.封(fēng)裝成形未(wèi)充填及其(qi)對策
封裝(zhuang)成形未充(chōng)填現象主(zhu)要有兩種(zhǒng)情況：一種(zhong)是有趨🔞向(xiang)性的未充(chōng)填，主要是(shi)由于封裝(zhuang)工藝與EMC的(de)性能參數(shù)不匹🌈配造(zào)成的🔱;一種(zhǒng)是随機性(xing)的未充填(tian)，主要是由(yóu)于模具清(qing)👄洗不當、EMC中(zhōng)不溶🌍性雜(zá)質太大、模(mó)具進料口(kǒu)太小🧑🏽🤝🧑🏻等原(yuán)因，引起模(mo)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(bǐ)較容易出(chu)現🛀未充填(tian)現象😘，而從(cóng)外形上看(kàn)，DIP未充填主(zhu)要表現爲(wei)完全未充(chong)填和🤞部分(fèn)未充填，QFP主(zhǔ)要存在角(jiao)部未充填(tián)。 未充填的(de)主要原因(yin)及其對策(cè)：
(1)由于模具(jù)溫度過高(gao)，或者說封(feng)裝工藝與(yu)EMC的性能參(cān)數🍉不匹配(pei)而🔅引起的(de)有趨向性(xìng)的未充填(tian)。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(shí)，EMC的黏度便(biàn)🍉會急劇上(shàng)升，流動阻(zǔ)力也變大(da)，以至于未(wei)能得到良(liang)好的充填(tian)，從而形成(cheng)有趨向性(xing)的未充填(tian)。在VLSI封裝中(zhōng)比較容易(yi)出💜現這種(zhong)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(zai)短時間内(nei)達到均勻(yún)受熱的效(xiao)果，其設定(ding)的溫度往(wang)往也比📱較(jiào)高，所以容(róng)易産生這(zhe)種未充填(tian)現象。) 對于(yú)🤟這種有趨(qu)向性的未(wèi)💔充填主要(yào)是由于EMC流(liu)動性不充(chōng)分而引起(qi)的，可以采(cǎi)用提高EMC的(de)預熱溫度(du)，使其均👈勻(yun)受熱;增加(jiā)注塑壓力(li)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(ying)速度，相對(duì)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(kou)堵塞，緻使(shi)EMC無法有效(xiào)注入，以及(jí)由于模具(jù)清洗不📞當(dāng)造成排氣(qì)孔堵塞，也(ye)會引起未(wei)充填，而且(qiě)這種未充(chōng)填在模具(ju)中的位置(zhi)也是毫無(wu)規律的。特(te)别是在小(xiǎo)📞型封裝中(zhōng)，由于🏃澆口(kǒu)、排氣口相(xiàng)對較小，所(suǒ)以最容易(yì)引起堵塞(sāi)而産生未(wei)充填🔞現象(xiang)。對于這種(zhong)未充填，可(kě)以用工具(jù)清除堵塞(sāi)物，并塗上(shàng)少量🏃🏻的脫(tuō)模劑，并且(qiě)在每模封(fēng)裝後，都要(yao)用**和刷子(zǐ)❗将料🐇筒和(he)模具上的(de)EMC固化料清(qīng)除幹淨。
(3)雖(sui)然封裝工(gōng)藝與EMC的性(xing)能參數匹(pǐ)配良好，但(dàn)是由于保(bǎo)管♈不當或(huo)者過期，緻(zhi)使EMC的流動(dòng)性下降，黏(nian)度太大或(huo)者🧡膠化時(shi)間太短，均(jun1)會👄引起填(tián)充不良。其(qí)解決辦法(fǎ)主要是選(xuan)擇具有合(hé)适的黏度(dù)和膠❤️化時(shí)間的EMC，并🐉按(àn)照EMC的儲存(cún)和使用要(yào)求妥善保(bǎo)管。
(4)由于EMC用(yòng)量不夠而(er)引起的未(wei)充填，這種(zhong)情況一般(ban)出現在更(gèng)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(dan)，隻✊要選💯擇(zé)與封裝類(lèi)型和模具(jù)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(zhe)過少。
2、封裝(zhuāng)成形氣孔(kong)及其對策(cè)
在封裝成(chéng)形的過程(chéng)中，氣孔是(shi)最常見的(de)缺陷。根據(ju)氣孔在塑(sù)🥰封體上産(chǎn)生的部位(wei)可以分爲(wei)内部氣孔(kong)和外部氣(qì)孔，而外部(bu)氣孔👉又可(kě)以分爲頂(dǐng)端氣孔和(he)澆口氣孔(kong)。氣孔不僅(jǐn)嚴重影響(xiǎng)塑封體的(de)外觀，而且(qie)直接影響(xiang)🤩塑封器件(jian)👅的可靠性(xing)📱，尤其是内(nèi)部氣孔更(geng)⚽應重視。常(chang)見的氣孔(kong)主要是外(wài)部氣孔，内(nei)部氣孔無(wu)法直接看(kan)到✍️，必須通(tōng)過X射線儀(yí)才能觀察(chá)到，而且較(jiào)小的内部(bu)氣孔Bp使通(tong)過x射線也(yě)看不清楚(chǔ)，這也爲克(ke)服氣孔缺(quē)陷帶來很(hěn)🐉大困難。那(nà)麽，要解決(jué)氣孔缺陷(xian)問題，必須(xū)仔細研究(jiū)各類氣孔(kǒng)形成的過(guò)程。但是嚴(yán)格來說，氣(qi)孔無法完(wán)全消除，隻(zhi)能多方面(mian)采取措施(shi)✊來改善，把(ba)氣孔缺陷(xiàn)控制在良(liáng)品範圍之(zhi)内。
在封裝成(chéng)形的過程(cheng)中，頂端氣(qì)孔、澆口氣(qi)孔和内部(bù)氣孔産生(sheng)的主要原(yuan)因及其對(dui)策：
(1)、頂端氣(qi)孔的形成(cheng)主要有兩(liang)種情況，一(yī)種是由于(yú)各種因素(sù)使EMC黏度急(ji)劇-上升，緻(zhi)使注塑壓(ya)力無法有(you)效傳遞到(dao)頂端，以至(zhi)于頂端殘(cán)留的氣體(ti)無法排出(chu)而造成氣(qì)🙇♀️孔缺陷;一(yī)種是EMC的流(liú)動📞速度太(tai)慢，以至于(yu)型腔沒有(you)完💛全充滿(mǎn)就開始發(fa)生固化交(jiāo)聯反應，這(zhe)樣也會形(xing)成氣孔缺(quē)陷。解決這(zhe)種缺陷最(zuì)💁有效的方(fang)法🌐就是增(zēng)加注💃🏻塑速(sù)度，适當調(diào)整預熱溫(wēn)度也會有(you)些改善。
(3)、内部(bù)氣孔的形(xing)成原因主(zhu)要是由于(yu)模具表面(mian)的溫度過(guo)高💚，使型腔(qiang)表面的EMC過(guo)快或者過(guò)早發生固(gu)化反應，加(jiā)📧上較♊快的(de)注塑速度(dù)使得排氣(qi)口部位充(chong)滿，以至于(yú)内部的部(bu)分氣體無(wú)法克☂️服表(biao)面的固化(hua)層而留在(zài)内部形成(chéng)氣孔。這種(zhong)氣孔缺陷(xian)一般多發(fā)生在⭐大體(ti)積電路封(feng)裝中，而且(qie)多出現在(zai)澆口端和(he)中間位置(zhi)。要有效❤️的(de)降低這種(zhǒng)氣孔的發(fā)生率，首先(xian)🐅要适當降(jiàng)低模具溫(wen)度，其次可(kě)以考慮适(shi)當提高注(zhù)塑壓力，但(dàn)是過分增(zeng)加壓力會(huì)引起沖絲(si)、溢料等其(qí)他缺陷，比(bi)較合适的(de)壓力範圍(wei)是8～10Mpa。
3、封裝成(chéng)形麻點及(ji)其對策
在(zai)封裝成形(xíng)後，封裝體(tǐ)的表面有(you)時會出現(xian)大量微細(xì)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(xiàn)同時出現(xian)，比如未充(chōng)填、開裂等(děng)。這🏃🏻種缺陷(xiàn)🙇♀️産生的📧原(yuan)因主要是(shi)料餅在📞預(yù)熱的過🛀程(chéng)中受熱不(bú)均勻，各部(bu)位的溫差(chà)較大，注入(ru)模腔後引(yin)起固化反(fan)應不一緻(zhì)，以至于形(xing)成麻點缺(que)陷。引起料(liao)餅受熱不(bu)均勻的因(yīn)素也比較(jiao)多🙇♀️，但是🏃🏻♂️主(zhǔ)要有以下(xià)三種情況(kuàng)：
(1)、料餅破損(sǔn)缺角。對于(yu)一般破損(sǔn)缺角的料(liao)餅，其缺損(sun)的長度🌂小(xiao)于⭐料餅高(gao)度的1/3，并且(qie)在預熱機(jī)輥子上轉(zhuǎn)動平穩，方(fāng)可使用，而(er)且爲了防(fang)止預熱時(shi)傾倒，可以(yi)将破損的(de)料餅夾在(zai)中間。在投(tou)入料筒時(shi)，最好将破(pò)損的料餅(bing)置于底部(bù)♻️或頂部，這(zhe)樣可以改(gai)善料餅之(zhi)間的溫差(chà)。對🌐于破損(sǔn)嚴重的料(liao)餅，隻能📱放(fang)棄不用。
(2)、料(liào)餅預熱時(shi)放置不當(dāng)。在預熱結(jié)束取出料(liào)餅時，往往(wang)會發現料(liao)餅的兩端(duān)比較軟，而(ér)中間的比(bǐ)較硬，溫🤩差(cha)較大。一般(bān)預熱溫度(du)設置在84-88℃時(shí)，溫差在8～10℃左(zuo)右，這樣封(feng)裝成形時(shi)最容易出(chū)現麻點缺(que)陷。要解決(jue)因溫差較(jiào)大而引起(qǐ)的麻點缺(que)陷，可以在(zài)預熱時将(jiang)各料餅之(zhi)間留有一(yi)定的空隙(xì)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(liào)餅後投🛀🏻兩(liǎng)端料餅，也(yě)會改善這(zhè)種❗因溫差(cha)較大而帶(dai)來的缺陷(xiàn)。
(3)、預熱機加(jia)熱闆高度(dù)不合理，也(yě)會引起受(shòu)熱不均勻(yún)，從而導緻(zhi)麻點的産(chǎn)生。這種情(qíng)況多發生(sheng)在同一預(yù)熱機上使(shǐ)用不💛同大(da)小的料餅(bǐng)時，而沒有(you)調整加熱(re)闆的高度(dù)，使得加熱(re)闆與料餅(bing)距離忽㊙️遠(yuan)忽近，以至(zhì)于料餅受(shou)熱不均。經(jing)驗證明，它(tā)們之間比(bǐ)較合理的(de)🎯距離是3-5mm，過(guo)近或者過(guo)遠均不合(hé)适。
4、封裝成(chéng)形沖絲及(jí)其對策
在(zài)封裝成形(xíng)時，EMC呈現熔(rong)融狀态，由(yóu)于具有一(yi)定的熔融(rong)黏度♈和流(liu)動速度，所(suo)以自然具(jù)有一定的(de)沖力，這種(zhong)沖力作用(yong)在金絲上(shang)，很⁉️容易使(shǐ)金絲發生(sheng)偏移，嚴重(zhòng)的會造成(chéng)金🌐絲沖斷(duàn)。這種沖絲(si)現象💋在塑(su)封的過程(cheng)中是很常(chang)見的，也是(shì)無法完全(quan)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(zai)良品範圍(wéi)之内的。EMC的(de)熔融黏度(du)和流動速(sù)度對金絲(si)的沖力影(yǐng)響，可以通(tōng)過建立一(yī)個✂️數學模(mo)型來解釋(shi)。可以假設(she)熔融的EMC爲(wei)理想流體(ti)，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(sù)度，Q爲流動(dòng)方向與金(jin)絲的夾角(jiǎo)。從公式可(ke)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(xian)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(shi)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(qī)，所以選擇(ze)一個合理(li)的注塑時(shí)間，使模腔(qiang)中的EMC在低(di)黏度期中(zhōng)流動，以減(jian)少沖力。選(xuan)擇一個合(hé)适🔴的流動(dòng)速度也是(shì)減小沖力(li)的有效辦(ban)法，影響流(liú)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(jiao)口等因素(sù)來考慮。另(lìng)外，長金絲(sī)的封裝産(chan)品比短金(jin)絲的封裝(zhuang)産✏️品更容(rong)易發生沖(chòng)絲現象，所(suǒ)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(chòng)♌絲程度。)
5、封(fēng)裝成形開(kai)裂及其對(duì)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(zhàng)系數不匹(pǐ)配等都會(huì)造成開裂(lie)缺陷。
對于(yu)粘模引起(qǐ)的開裂現(xian)象，主要是(shì)由于固化(hua)時間過短(duan)、EMC的🛀🏻脫模性(xing)能較差或(huò)者模具表(biao)面玷污等(děng)因素造成(cheng)的。在成形(xing)工藝上，可(ke)以采取延(yan)長固化時(shí)間，使之充(chong)分固化;在(zai)♈材料方面(miàn)，可以改善(shan)EMC的🔱脫模性(xìng)能;在操作(zuò)方面，可以(yi)每模前将(jiang)模具表面(mian)清除🌈幹淨(jing)，也可以将(jiang)模具表面(mian)塗上适量(liang)❗的脫模劑(jì)。對于EMC吸濕(shi)引起的開(kāi)裂現象，在(zai)工藝上，要(yao)保證在保(bǎo)管和恢複(fú)常溫的過(guò)程中，避免(mian)吸濕的發(fā)生;在材料(liào)上，可以選(xuǎn)擇具有高(gāo)Tg、低膨脹、低(dī)吸水㊙️率、高(gāo)黏結力的(de)EMC。對于各材(cái)料膨脹系(xì)數不匹配(pèi)引起的開(kāi)裂現⚽象，可(kě)以選擇與(yǔ)芯片✍️、框架(jia)等材料膨(peng)脹系數相(xiang)匹配的
在封裝(zhuang)成形的過(guò)程中，溢料(liào)又是一個(gè)常見的缺(que)陷形式，而(ér)🔱這種缺陷(xian)本身對封(feng)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(yi)料産生的(de)原因可以(yi)從兩個方(fang)面來考慮(lü)，一是材料(liào)方面，樹脂(zhī)黏度過低(di)、填料粒度(du)分布不合(hé)理☁️等都會(huì)引起溢料(liao)的🍓發生，在(zài)黏度的允(yun)許範圍内(nèi)，可以選擇(zé)黏度較大(dà)的樹脂，并(bing)調整填料(liào)的粒度分(fèn)布，提高填(tián)充量，這樣(yàng)可🥰以從EMC的(de)自身上提(tí)高其抗溢(yì)料性能;二(èr)是封裝工(gōng)藝方❌面，注(zhu)塑壓力過(guò)大，合模壓(ya)力過低，同(tóng)樣可以引(yin)起溢料的(de)産生，可以(yǐ)通過适當(dang)降低注塑(su)壓力和提(ti)高合模壓(ya)力，來改善(shan)這一缺陷(xiàn)。由于塑封(feng)模♻️長期使(shǐ)用🙇🏻後表面(miàn)磨損💋或基(jī)座不平整(zheng)，緻使合模(mó)後的間隙(xì)較🤩大，也會(huì)造成溢料(liao)，而生産中(zhong)見🌈到的嚴(yán)重溢料現(xiàn)象💋往往都(dou)是這種原(yuán)因引起的(de)，可以盡量(liang)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(fēng)裝成形粘(zhān)模産生的(de)原因及其(qí)對策：A、固化(hua)時間太短(duǎn)，EMC未完💜全固(gù)化而造成(cheng)的粘模，可(kě)以适當延(yan)長固化時(shí)間，增加🔞合(hé)模🤩時間使(shi)之充分固(gu)化;B、EMC本身脫(tuō)模性能較(jiào)差而造成(chéng)的粘模隻(zhī)能從材料(liao)方面來改(gǎi)善EMC的脫🏒模(mó)性能，或者(zhe)封裝成形(xíng)的過程中(zhōng)，适當的外(wài)加脫模🥰劑(ji);C、模具表面(mian)⭐沾污也會(hui)引起粘模(mó)，可以✉️通過(guo)清洗模具(jù)來解決;D、模(mo)具溫度過(guò)低同樣會(huì)引起粘模(mo)現象，可💚以(yi)适當提高(gao)模具溫度(du)來加以改(gai)善。
8.結語
總(zǒng)之，塑封成(cheng)形的缺陷(xiàn)種類很多(duō)，在不同的(de)封裝形🔞式(shì)📧上有🤟不同(tóng)的表現形(xing)式，發生的(de)幾率和位(wèi)置也有很(hěn)大的差異(yì)，産生的💚原(yuan)因也比較(jiao)複雜，并且(qie)互相牽連(lian)，互相影響(xiang)，所以應該(gāi)在分别💔研(yan)究的基礎(chu)上，綜合🚶♀️考(kao)慮，制定出(chu)相應的行(hang)之有效的(de)解決方法(fǎ)與對策🔴。
文(wén)章整理：昊(hào)瑞電子/
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