当前位置:资料首页 > 论 文 > 电光源 > 正文

解读EMC封装成形常见缺陷及其对策[1]

2014-3-20  来源:中国照明网  有5300人阅读

塑料封装以其独特的优势而成为当前微电子封装的主流,约占封装市场的95%以上。塑封产品的广泛应用,也为塑料封装带来了前所未有的发展,但是几乎所有的塑封产品成形缺陷问题总是普遍存在的,也无论是采用先进的传递模注封装,还是采用传统的单注塑模封装,都是无法完全避免的。

  0 前言

  塑料封装以其独特的优势而成为当前微电子封装的主流,约占封装市场的95%以上。塑封产品的广泛应用,也为塑料封装带来了前所未有的发展,但是几乎所有的塑封产品成形缺陷问题总是普遍存在的,也无论是采用先进的传递模注封装,还是采用传统的单注塑模封装,都是无法完全避免的。相比较而言,传统塑封模成形缺陷几率较大,种类也较多,尺寸越大,发生的几率也越大。塑封产品的质量优劣主要由四个方面因素来决定:A、EMC的性能,主要包括胶化时间、黏度、流动性、脱模性、粘接性、耐湿性、耐热性、溢料性、应力、强度、模量等;B、模具,主要包括浇道、浇口、型腔、排气口设计与引线框架设计的匹配程度等;C、封装形式,不同的封装形式往往会出现不同的缺陷,所以优化封装形式的设计,会大大减少不良缺陷的发生;D、工艺参数,主要包括合模压力、注塑压力、注塑速度、预热温度、模具温度、固化时间等。

  1 封装成形未充填及其对策

  封装成形未充填现象主要有两种情况:一种是有趋向性的未充填,主要是由于封装工艺与EMC的性能参数不匹配造成的;一种是随机性的未充填,主要是由于模具清洗不当、EMC中不溶性杂质太大、模具进料口太小等原因,引起模具浇口堵塞而造成的。从封装形式上看,在DIP和QFP中比较容易出现未充填现象,而从外形上看,DIP未充填主要表现为完全未充填和部分未充填,QFP主要存在角部未充填。

  未充填的主要原因及其对策:

  (1)由于模具温度过高,或者说封装工艺与EMC的性能参数不匹配而引起的有趋向性的未充填。预热后的EMC在高温下反应速度加快,致使EMC的胶化时间相对变短,流动性变差,在型腔还未完全充满时,EMC的黏度便会急剧上升,流动阻力也变大,以至于未能得到良好的充填,从而形成有趋向性的未充填。在VLSI封装中比较容易出现这种现象,因为这些大规模电路每模EMC的用量往往比较大,为使在短时间内达到均匀受热的效果,其设定的温度往往也比较高,所以容易产生这种未充填现象。) 对于这种有趋向性的未充填主要是由于EMC流动性不充分而引起的,可以采用提高EMC的预热温度,使其均匀受热;增加注塑压力和速度,使EMC的流速加快;降低模具温度,以减缓反应速度,相对延长EMC的胶化时间,从而达到充分填充的效果。

  (2)由于模具浇口堵塞,致使EMC无法有效注入,以及由于模具清洗不当造成排气孔堵塞,也会引起未充填,而且这种未充填在模具中的位置也是毫无规律的。特别是在小型封装中,由于浇口、排气口相对较小,所以最容易引起堵塞而产生未充填现象。对于这种未充填,可以用工具清除堵塞物,并涂上少量的脱模剂,并且在每模封装后,都要用刷子将料筒和模具上的EMC固化料清除干净。

  (3)虽然封装工艺与EMC的性能参数匹配良好,但是由于保管不当或者过期,致使EMC的流动性下降,黏度太大或者胶化时间太短,均会引起填充不良。其解决办法主要是选择具有合适的黏度和胶化时间的EMC,并按照EMC的储存和使用要求妥善保管。

  (4)由于EMC用量不够而引起的未充填,这种情况一般出现在更换EMC、封装类型或者更换模具的时候,其解决办法也比较简单,只要选择与封装类型和模具相匹配的EMC用量,即可解决,但是用量不宜过多或者过少。

  2 封装成形气孔及其对策

  在封装成形的过程中,气孔是最常见的缺陷。根据气孔在塑封体上产生的部位可以分为内部气孔和外部气孔,而外部气孔又可以分为顶端气孔和浇口气孔。气孔不仅严重影响塑封体的外观,而且直接影响塑封器件的可靠性,尤其是内部气孔更应重视。常见的气孔主要是外部气孔,内部气孔无法直接看到,必须通过X射线仪才能观察到,而且较小的内部气孔Bp使通过x射线也看不清楚,这也为克服气孔缺陷带来很大困难。那么,要解决气孔缺陷问题,必须仔细研究各类气孔形成的过程。但是严格来说,气孔无法完全消除,只能多方面采取措施来改善,把气孔缺陷控制在良品范围之内。

  从气孔的表面来看,形成的原因似乎很简单,只是型腔内有残余气体没有有效排出而形成的。事实上,引起气孔缺陷的因素很多,主要表现在以下几个方面:A、封装材料方面,主要包括EMC的胶化时间、黏度、流动性、挥发物含量、水分含量、空气含量、料饼密度、料饼直径与料简直径不相匹配等;B、模具方面,与料筒的形状、型腔的形状和排列、浇口和排气口的形状与位置等有关;C、封装工艺方面,主要与预热温度、模具温度、注塑速度、注塑压力、注塑时间等有关。

  在封装成形的过程中,顶端气孔、浇口气孔和内部气孔产生的主要原因及其对策:

  (1)顶端气孔的形成主要有两种情况,一种是由于各种因素使EMC黏度急据上升,致使注塑压力无法有效传递到顶端,以至于顶端残留的气体无法排出而造成气孔缺陷;一种是EMC的流动速度太慢,以至于型腔没有完全充满就开始发生固化交联反应,这样也会形成气孔缺陷。解决这种缺陷最有效的方法就是增加注塑速度,适当调整预热温度也会有些改善。

  (2)浇口气孔产生的主要原因是EMC在模具中的流动速度太快,当型腔充满时,还有部分残余气体未能及时排出,而此时排气口已经被溢出料堵塞,最后残留气体在注塑压力的作用下,往往会被压缩而留在浇口附近。解决这种气孔缺陷的有效方法就是减慢注塑速度,适当降低预热温度,以使EMC在模具中的流动速度减缓;同时为了促进挥发性物质的逸出,可以适当提高模具温度。

  (3)内部气孔的形成原因主要是由于模具表面的温度过高,使型腔表面的EMC过快或者过早发生固化反应,加上较快的注塑速度使得排气口部位充满,以至于内部的部分气体无法克服表面的固化层而留在内部形成气孔。这种气孔缺陷一般多发生在大体积电路封装中,而且多出现在浇口端和中间位置。要有效的降低这种气孔的发生率,首先要适当降低模具温度,其次可以考虑适当提高注塑压力,但是过分增加压力会引起冲丝、溢料等其他缺陷,比较合适的压力范围是8~10Mpa。

 12
【有0人参与评论】

网友评论

标题:
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明中国照明网同意其观点或证实其描述

中国照明网论文频道现向广大业内朋友征集稿件。稿件内容要求具有技术性、可读性。欢迎研究机构、院校、企业进行投稿。

投稿信箱:edit@lightingchina.com.cn
联系电话:0086-020-85530605-5029

(投稿时请注明作者姓名、单位、邮编和地址及电话、E-mail;以便通知审核结果,如发稿七日内无通知请来电查询。)

广东中照网传媒有限公司 版权所有 增值电信业务经营许可证:粤B2-20050039 粤ICP备06007496号
传真:020-85548112 E-mail:Service@lightingchina.com.cn 中国照明网