摘要(yào)：本文主(zhu)要通過(guo)對EMC封裝(zhuang)成形的(de)過程中(zhōng)常出現(xian)的🌈問題(ti)♉(缺陷⭐)一(yī)未填充(chong)、氣孔、麻(ma)點、沖絲(sī)、開裂、溢(yì)料、粘✂️模(mo)等進行(hang)分析💃🏻與(yu)研究，并(bing)提出行(háng)之有效(xiào)的解決(jué)辦法與(yu)對㊙️策。
塑(su)料封裝(zhuāng)以其獨(du)特的優(yōu)勢而成(cheng)爲當前(qian)微電子(zi)封裝的(de)主流，約(yuē)占封裝(zhuāng)市場的(de)95%以上。塑(su)封産品(pǐn)的廣泛(fan)😘應用，也(yě)爲塑料(liào)封裝帶(dai)來了前(qian)所未有(yǒu)的發展(zhan)，但是幾(jǐ)乎所有(yǒu)的塑封(feng)産品成(chéng)形缺陷(xiàn)問題總(zǒng)是普遍(bian)存🐕在的(de)，也無論(lun)是采用(yòng)先進的(de)傳遞模(mo)注封裝(zhuang)，還是采(cai)用傳統(tǒng)的單注(zhu)塑模封(feng)裝,都是(shi)無法完(wán)全避免(miǎn)的。相比(bi)較而言(yan)，傳♋統塑(su)封模成(cheng)形缺陷(xian)幾率較(jiào)大，種類(lei)也較多(duo)，尺寸越(yue)大，發生(sheng)的幾率(lü)也越大(dà)。塑封産(chan)品的質(zhi)❗量優劣(liè)主要由(yóu)四個方(fang)面因素(sù)來決定(ding)：A、EMC的♉性能(neng)，主要包(bāo)括膠化(hua)時間、黏(nián)度、流動(dòng)性、脫模(mó)性、粘接(jiē)性、耐濕(shī)性、耐熱(rè)性、溢料(liao)性、應力(lì)、強度、模(mo)量等;B、模(mo)具，主要(yào)包括澆(jiāo)道、澆口(kou)、型腔♊、排(pai)氣口設(shè)計與引(yǐn)線框架(jia)設計的(de)匹配程(chéng)度等;C、封(feng)裝形式(shi)，不同的(de)封裝形(xing)式往往(wǎng)會出現(xiàn)不同的(de)缺陷🚶♀️，所(suǒ)以優化(huà)封裝形(xing)式的設(shè)計，會大(da)大減少(shao)😍不良缺(que)陷的發(fā)生;D、工藝(yi)參數，主(zhǔ)要包括(kuò)合模壓(ya)力、注塑(sù)壓力、注(zhù)塑速度(dù)、預熱溫(wēn)度、模具(ju)溫度、固(gu)化時間(jiān)等。
下面(miàn)主要對(duì)在塑封(fēng)成形中(zhong)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(fēng)裝成形(xíng)未充填(tian)及其對(dui)策
(1)由(yóu)于模具(ju)溫度過(guò)高，或者(zhě)說封裝(zhuang)工藝與(yu)EMC的性能(néng)參數不(bu)匹配而(ér)引起的(de)有趨向(xiàng)性的未(wèi)充填。預(yù)熱後的(de)EMC在高⁉️溫(wēn)下反應(yīng)速度加(jiā)快，緻使(shi)EMC的膠化(hua)時間相(xiàng)對變✊短(duan)，流動性(xing)變差📐，在(zai)型腔還(hái)未完全(quán)充滿時(shí)，EMC的黏度(du)便會急(jí)劇上升(shēng)，流動阻(zǔ)力也變(biàn)大，以至(zhì)于未能(neng)得到良(liáng)好的充(chong)填，從而(er)形成有(you)趨向性(xìng)的未充(chōng)填。在VLSI封(fēng)裝中🐕比(bi)較容易(yì)出現❗這(zhè)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(shi)在短時(shí)間内達(dá)到均勻(yun)受熱的(de)效果，其(qí)設定的(de)溫度往(wǎng)往也比(bi)較高，所(suo)以容易(yi)産生這(zhe)🔞種未充(chōng)填現象(xiang)。) 對于這(zhe)種有趨(qu)向性的(de)未充填(tian)主要是(shi)由于EMC流(liú)動性不(bu)充分而(ér)引起的(de)，可以采(cǎi)用提高(gao)EMC的預熱(rè)溫度，使(shi)其均勻(yún)受熱;增(zēng)加注塑(sù)壓力和(he)速度，使(shǐ)EMC的流速(sù)加快;降(jiàng)低模具(ju)溫度，以(yi)減緩反(fan)應速度(dù)，相對延(yán)長EMC的膠(jiao)化時間(jiān)，從而達(dá)到充分(fen)填充的(de)效果。
(2)由(you)于模具(jù)澆口堵(du)塞，緻使(shǐ)EMC無法有(you)效注入(ru)，以及由(yóu)于模🔴具(jù)清洗⁉️不(bú)當造成(cheng)排氣孔(kǒng)堵塞，也(ye)會引起(qi)未充填(tian)，而且🔴這(zhè)種未充(chōng)填在模(mó)具中的(de)位置也(ye)是毫無(wú)規律的(de)。特别是(shi)在小型(xíng)封裝中(zhōng)，由于澆(jiao)口、排氣(qì)口相對(duì)較📞小，所(suǒ)以最🌂容(rong)易引起(qǐ)🧑🏽🤝🧑🏻堵塞而(er)産生未(wei)充填現(xiàn)象。對于(yú)🌈這種未(wei)充填🙇♀️，可(kě)以用工(gōng)具清除(chu)堵塞物(wu)，并塗上(shàng)少量☎️的(de)脫模劑(jì)，并🌏且在(zai)每模封(feng)裝後，都(dou)要用**和(hé)刷子将(jiang)料筒和(hé)模具😍上(shàng)的EMC固化(hua)料清除(chú)幹淨。
(3)雖(sui)然封裝(zhuāng)工藝與(yu)EMC的性能(néng)參數匹(pi)配良好(hǎo)，但是由(yóu)于🔴保管(guǎn)不當或(huò)者過期(qī)，緻使EMC的(de)流動性(xing)下降，黏(nián)度太大(da)🔱或者膠(jiao)化時間(jiān)🌈太短⛹🏻♀️，均(jun)會引起(qi)填充不(bú)良。其解(jie)決辦法(fa)主要是(shi)選擇具(ju)有合适(shì)的黏度(du)和膠🤞化(huà)時間的(de)EMC，并按照(zhào)EMC的儲🔅存(cun)和使用(yong)要求妥(tuǒ)善保管(guan)。
(4)由于EMC用(yòng)量不夠(gòu)而引起(qi)的未充(chong)填，這種(zhong)情況一(yī)般出現(xiàn)在更換(huàn)EMC、封⛱️裝類(lei)型或者(zhě)更換模(mo)具的時(shí)候，其解(jiě)決♌辦法(fa)也比較(jiao)簡單，隻(zhī)💃要選🎯擇(ze)與封裝(zhuang)類型和(he)模具相(xiang)匹配的(de)EMC用量，即(ji)可解決(jué)，但是用(yòng)量不宜(yi)過多或(huò)者過少(shao)。
2、封裝成(cheng)形氣孔(kǒng)及其對(dui)策
在封(fēng)裝成形(xing)的過程(chéng)中，氣孔(kong)是最常(chang)見的缺(que)陷。根據(jù)氣孔在(zài)📞塑封🛀🏻體(ti)上産生(shēng)的部位(wei)可以分(fèn)爲内部(bù)氣孔✔️和(hé)外⛹🏻♀️部氣(qi)孔，而外(wài)部🛀氣孔(kǒng)又可以(yi)分爲頂(ding)端氣孔(kong)和澆口(kou)氣孔。氣(qi)孔不僅(jǐn)嚴重影(ying)響塑封(feng)體的外(wai)觀，而且(qie)🈲直接影(yǐng)響塑封(feng)器件的(de)可靠性(xing)，尤其是(shì)内部氣(qi)孔更應(yīng)重視。常(cháng)見的氣(qì)孔主要(yào)是外部(bu)氣孔，内(nèi)部氣孔(kǒng)無㊙️法直(zhí)接看到(dào)，必須通(tong)過X射線(xian)儀才能(néng)觀察到(dào)，而🌈且較(jiao)🥵小的内(nèi)部氣孔(kǒng)Bp使💰通過(guo)x射線也(yě)看不清(qīng)楚，這也(ye)爲克服(fú)氣孔缺(que)陷帶來(lái)很大困(kùn)難。那麽(me)，要解🌍決(jue)氣孔缺(quē)陷問題(tí)，必須仔(zai)細研究(jiū)各類氣(qì)孔形成(cheng)的過程(cheng)。但是嚴(yán)格來說(shuō)，氣孔無(wú)法完全(quán)消除，隻(zhī)能多方(fāng)面采取(qu)措施來(lai)改善，把(bǎ)氣孔缺(que)陷控制(zhi)💜在良品(pǐn)範圍之(zhi)内。
從氣(qì)孔的表(biao)面來看(kàn)，形成的(de)原因似(sì)乎很簡(jiǎn)單，隻是(shì)型腔内(nèi)有殘🐕餘(yu)氣體沒(méi)有有效(xiào)排出而(ér)形成的(de)。事實上(shang)，引起氣(qi)孔缺陷(xian)的因素(su)很多，主(zhu)要表現(xiàn)在以下(xià)幾個方(fāng)面：A、封裝(zhuang)材料方(fāng)面，主要(yào)包括EMC的(de)膠🐪化時(shí)間、黏度(du)、流動性(xìng)、揮發物(wu)含量、水(shuǐ)分含量(liàng)、空氣含(hán)量、料餅(bing)密度、料(liao)餅直徑(jing)與料簡(jiǎn)直徑不(bu)🈲相匹配(pei)等;B、模具(ju)方面，與(yǔ)料筒的(de)形狀、型(xing)腔的形(xing)狀和排(pái)列、澆口(kou)和排氣(qi)口的形(xing)狀與位(wèi)置等有(yǒu)關✌️;C、封裝(zhuāng)工藝方(fāng)面，主要(yao)與預熱(re)溫度、模(mó)👈具溫度(dù)、注塑速(sù)度🙇♀️、注塑(sù)壓力、注(zhù)塑時間(jian)等有關(guan)。
在封裝(zhuang)成形的(de)過程中(zhong)，頂端氣(qi)孔、澆口(kou)氣孔和(he)内部氣(qi)孔産生(sheng)的主要(yao)原因及(jí)其對策(cè)：
(2)、澆口(kou)氣孔産(chǎn)生的主(zhu)要原因(yin)是EMC在模(mo)具中的(de)流動速(su)度太快(kuài)，當型腔(qiāng)充滿時(shí)，還有部(bu)分殘餘(yu)氣體未(wèi)能及時(shí)排出，而(ér)此時🐉排(pái)氣🙇🏻口已(yi)經被溢(yi)出料堵(du)塞，最後(hòu)殘留氣(qì)體在注(zhu)塑壓力(lì)的作用(yong)下，往往(wǎng)會被壓(ya)縮而留(liú)在澆口(kou)附近。解(jie)決這種(zhong)氣孔缺(quē)陷的有(yǒu)效方法(fa)就是🌈減(jiǎn)慢注塑(su)速度，适(shi)當降低(di)預熱溫(wēn)度，以💘使(shǐ)EMC在模具(jù)中🏃的流(liu)動速度(dù)減緩;同(tóng)時爲了(le)促進揮(huī)發性物(wu)質的逸(yì)💘出，可以(yǐ)适當提(tí)高🔞模具(ju)溫度。
(3)、内(nèi)部氣孔(kǒng)的形成(cheng)原因主(zhǔ)要是由(you)于模具(jù)表面的(de)溫度過(guò)高🌈，使型(xing)腔表面(miàn)的EMC過快(kuai)或者過(guo)早發生(sheng)固化反(fan)🍓應，加上(shàng)較快的(de)注塑速(sù)度使得(dé)排氣口(kou)部位充(chong)滿，以至(zhi)于内部(bu)的部分(fèn)氣體無(wu)法克服(fu)表面✊的(de)固化層(céng)而留在(zai)内部形(xing)成氣孔(kong)。這種氣(qi)孔缺陷(xiàn)一般多(duo)發生在(zai)大體積(jī)電路封(feng)裝中，而(ér)且多出(chū)現在澆(jiao)口端和(hé)中間位(wèi)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(jiang)低模具(jù)溫度，其(qi)次可以(yǐ)考慮适(shì)當提高(gāo)注塑壓(ya)力，但是(shi)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(ya)力範圍(wei)是8～10Mpa。
3、封裝(zhuāng)成形麻(ma)點及其(qí)對策
(2)、料餅預(yù)熱時放(fang)置不當(dāng)。在預熱(rè)結束取(qu)出料餅(bǐng)時，往往(wang)會發⁉️現(xian)料餅的(de)兩端比(bǐ)較軟，而(ér)中間的(de)比較硬(yìng)，溫差較(jiao)大。一♈般(ban)預熱溫(wēn)度設👅置(zhi)在84-88℃時，溫(wen)差在8～10℃左(zuo)右，這樣(yang)封裝成(cheng)形時最(zui)容易出(chu)現麻點(dian)缺陷。要(yao)解決因(yin)溫差較(jiao)大而引(yin)起的麻(má)點缺陷(xian)，可以🧑🏽🤝🧑🏻在(zài)預熱時(shi)将各料(liao)餅之間(jian)留有一(yi)定的空(kong)隙來放(fàng)置，使各(gè)料💔餅都(dōu)能充分(fen)均勻受(shou)熱。經㊙️驗(yan)🌍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(yù)熱機加(jiā)熱闆高(gāo)度不合(hé)理，也會(hui)引起受(shou)熱不均(jun)勻，從而(ér)導緻麻(má)點的産(chan)生。這種(zhǒng)情況多(duo)發生在(zai)同一預(yù)熱機上(shàng)使♋用不(bu)同大小(xiao)的料餅(bing)時，而沒(méi)有調整(zheng)加熱闆(pǎn)的高👨❤️👨度(du)，使得加(jiā)熱闆💞與(yǔ)料餅距(ju)離忽遠(yuan)忽近，以(yi)至于料(liào)餅受熱(re)不均。經(jing)驗證明(ming)，它們之(zhī)間比🙇🏻較(jiào)合理的(de)距離是(shi)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(qí)對策
在(zai)封裝成(cheng)形時，EMC呈(chéng)現熔融(rong)狀态，由(yóu)于具有(you)一定的(de)熔融黏(nián)度和流(liú)動速度(dù)，所以自(zi)然具有(yǒu)一定的(de)沖力，這(zhè)種沖力(lì)作用在(zai)金絲🔴上(shang)，很♻️容易(yì)使金絲(sī)發生偏(piān)移，嚴重(zhòng)的會造(zào)成金絲(sī)沖斷。這(zhe)種沖絲(si)現象在(zai)塑封的(de)過程中(zhong)是很常(cháng)見的，也(ye)是無法(fǎ)完全消(xiāo)除的🧑🏽🤝🧑🏻，但(dàn)是如果(guo)選擇适(shi)當的黏(nián)度和流(liú)速還是(shì)可以控(kong)🔞制在良(liáng)品範圍(wéi)之内的(de)。EMC的熔融(róng)黏度和(he)流動速(su)度對金(jīn)絲的沖(chòng)力影響(xiǎng)，可以🈲通(tong)過建立(li)一個數(shù)學模型(xíng)來解釋(shi)。可以假(jiǎ)設熔融(róng)的EMC爲理(lǐ)想流體(tǐ)，則沖力(li)F=KηυSinQ，K爲常數(shu)，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(jīn)絲的夾(jia)角。從公(gong)式可以(yǐ)看出：η越(yue)大，υ越大(da)，F越大;Q越(yuè)大，F也越(yuè)大;F越大(dà)，沖絲越(yue)✍️嚴重。
要(yao)改善沖(chòng)絲缺陷(xiàn)的發生(sheng)率，關鍵(jian)是如何(he)選擇和(he)控制EMC的(de)熔✉️融黏(nian)度和流(liú)速。一般(bān)來說，EMC的(de)熔融黏(nian)度是由(you)高到低(di)再到高(gao)的一個(gè)變🙇🏻化過(guo)程，而且(qie)存在一(yi)個低黏(nian)度期，所(suo)以選擇(ze)一個合(hé)理的注(zhù)塑時間(jiān)，使模腔(qiāng)中的EMC在(zai)低黏☎️度(dù)期中流(liú)動，以減(jiǎn)少🧑🏽🤝🧑🏻沖力(li)。選擇⛷️一(yī)個合适(shì)的流動(dong)速度也(yě)是減小(xiǎo)沖力的(de)有效辦(bàn)法，影響(xiǎng)流動🔅速(su)度的因(yīn)素很多(duō)，可以從(cóng)注塑速(sù)度、模具(ju)溫度、模(mo)具流道(dào)、澆口等(deng)因素來(lai)考慮。另(ling)外，長金(jin)絲的封(feng)裝産品(pǐn)比短金(jīn)絲的封(feng)裝産品(pin)更容易(yì)發生沖(chòng)絲現象(xiang)，所以🔞芯(xīn)片的尺(chǐ)寸與小(xiǎo)島的尺(chǐ)寸要🐇匹(pǐ)配，避免(miǎn)大島小(xiao)芯👉片現(xian)象，以減(jiǎn)小沖絲(si)程度。)
5、封(fēng)裝成形(xíng)開裂及(ji)其對策(ce)
在封裝(zhuāng)成形的(de)過程中(zhōng)，粘模、EMC吸(xi)濕、各材(cái)料的膨(peng)脹系數(shù)不匹配(pèi)等都會(hui)造成開(kai)裂缺陷(xiàn)。
對于粘(zhān)模引起(qǐ)的開裂(lie)現象，主(zhǔ)要是由(you)于固化(huà)時間過(guò)短、EMC的脫(tuo)☂️模性能(neng)較差或(huo)者模具(ju)表面玷(diàn)污等因(yīn)素造成(cheng)的。在成(chéng)形工藝(yi)上，可以(yǐ)采取延(yan)長固化(hua)時間，使(shǐ)之充分(fen)固化;在(zài)材料方(fāng)面，可以(yi)改善EMC的(de)脫模性(xìng)能;在☀️操(cao)作方面(mian)，可以每(měi)模前将(jiāng)模具表(biao)面清除(chú)幹淨，也(yě)可✂️以将(jiang)模具表(biao)面塗上(shàng)适量的(de)脫模劑(jì)。對于EMC吸(xi)濕引起(qi)🔞的開裂(liè)現象🈲，在(zai)🔞工藝上(shàng)，要保證(zheng)在保管(guǎn)和恢複(fú)常溫的(de)過程中(zhōng)，避免吸(xī)濕的發(fā)生;在材(cái)料上，可(ke)以選擇(ze)具有高(gāo)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(peng)脹系數(shu)不匹配(pei)引起的(de)開裂現(xiàn)象，可以(yi)選擇與(yu)芯片、框(kuang)架等材(cái)料膨脹(zhang)系數相(xiang)❓匹配的(de)
6、封裝成(cheng)形溢料(liào)及其對(dui)策
在封(fēng)裝成形(xing)的過程(cheng)中，溢料(liào)又是一(yi)個常見(jian)的缺陷(xian)形式🌈，而(ér)這種🤩缺(que)陷本身(shēn)對封裝(zhuāng)産品的(de)性能沒(mei)有影🔅響(xiǎng)，隻✍️會影(ying)響後來(lai)的可焊(han)性和外(wai)觀。溢料(liao)産生的(de)原因可(ke)以從兩(liǎng)個🔞方面(mian)來考慮(lü)，一是材(cai)料方面(mian)，樹脂黏(nián)度過低(di)、填料粒(lì)度分布(bù)不合理(lǐ)等都會(huì)引起溢(yì)料的發(fā)生，在黏(nian)度✔️的允(yǔn)許範圍(wei)内，可以(yǐ)選擇📱黏(nian)度較大(da)的⛹🏻♀️樹脂(zhī)，并調整(zheng)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(shang)提高其(qi)抗溢料(liào)性能;二(er)是封裝(zhuang)工藝方(fang)面，注塑(su)壓力過(guò)大，合模(mó)壓力過(guò)低，同樣(yang)✔️可以引(yin)起溢料(liào)的産生(sheng)，可以通(tong)過适當(dāng)降低注(zhu)塑壓力(li)和🔴提高(gao)合模壓(ya)力，來改(gǎi)善這一(yī)缺陷。由(you)于塑封(feng)模長期(qi)使用❄️後(hòu)表面磨(mo)損或基(jī)座不平(ping)整，緻使(shǐ)合模後(hòu)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(yi)料現象(xiàng)往往都(dou)是這種(zhǒng)原因引(yǐn)起的，可(ke)以盡量(liang)減少磨(mo)損，調整(zhěng)基座的(de)平整度(du)，來解決(jué)這種溢(yì)料缺陷(xian)。
7、封裝成(cheng)形粘模(mó)及其對(duì)策
8.結(jie)語
總之(zhi)，塑封成(cheng)形的缺(quē)陷種類(lèi)很多，在(zài)不同的(de)封裝形(xing)式上有(yǒu)⛹🏻♀️不同的(de)表現形(xíng)式，發生(sheng)的幾率(lü)和位置(zhi)也有很(hen)大的差(chà)♍異，産生(shēng)的原因(yīn)也比較(jiào)複雜，并(bing)且互相(xiang)牽連，互(hu)相影響(xiǎng)，所以應(yīng)該在分(fèn)别研究(jiū)的基礎(chu)上，綜合(hé)考慮，制(zhi)定📐出相(xiang)應的行(hang)之有效(xiào)的解決(jué)方🍓法與(yu)對策☁️。
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