集成电路封装制品中气孔气泡问题的分析

作者：铜陵三佳山田科技有限公司 严智勇 刘蕾

欢迎访问e展厅 展厅 13 PCB/其它元器件展厅 PCB线路板, IGBT模块, PIM功率模块, 可控硅模块, 红外线接收头, ... 摘要：分析了集成电路封装制品中常见的气孔、气泡产生的原因提出了改进方法提高了封装制品的合格率。 关键词：集成电路 封装制品 气孔 气泡 塑封模具 1 引言 集成电路每过1-2年存储容量便增长几倍，芯片的塑封外形正向小型化。薄型化方向发展。因此，半导体封装业显得日益重要，对塑封模具提出了更高的要求。封装材料(塑封料)是以环氧树脂为基水成分添加了各种添加剂的混合物，只有耐湿、耐燃、易保存、流动充填性好、电绝缘性高、应力低、强度大、可靠性好等特点，长期以来，一直应用于集成电路及半导体、无源器件的表面低压封装。 集成电路的封装工艺过程如图1所示：①给粉末状树脂加压．打模成型，制成塑封料饼；封装前，用高频顶热机给料饼预热；②预热后的料饼投入模具的料筒 内；①棋具注射头给料饼施加压力，捌脂通过流道、浇口，填充满型腔；④注射头继续保持压力，树脂在模具内发生充分的交联固化反应，硬化成型；①打开模具，取出封装好的集成电路制品。 衡量集成电路塑料封装体的质量指标有很事，本文仪对封装过程小，塑封体的表面和内部产生气泡的原因进行分析，气泡的产生不仅使塑封体强度降低，而且耐湿性、电绝缘性能大大降低，对集成电路安全使用的可靠性将产生很大的影响。情况严重的将导致集成电路制造失败，对于电器的使用留下安全隐患。 2 塑封体气孔或气泡问题的分析 塑封体的表面或内部存在的气泡或气孔是—种质量缺陷。产生这种缺陷的问题有：①塑封料没有保管好，吸收的水份在塑料高温成型时，生成气体，留在封制品中；②模具的设计不合理，塑料在充填时，模中的各种气体不能快速有效排出(包括封闭型腔中的空气，塑封料固化时产生的挥发性气体，俘获的水蒸气和各种挥发性物质)：③引线框架没有充分预热，阻碍塑料的流动性能；④模具的调试工艺参数不正确。 为了保证塑封模具使用的塑封料性能不发生改变，打模后的塑封料饼需要保存在低于5℃的环境里，因而在正式使用前，冷藏的塑封料饼要提前24H放在室温里回温解冻，俗称“醒料”，才能使用。如果回温时间不够，塑封料没有完全醒透，温度低于环境的温度，料饼在使和的时候将吸收空气中的水分。当料饼进入模具的高温型腔中时，吸收的水分在175℃的温度下，会很快蒸发成水蒸气，体积膨大许多倍，与塑封料夹杂在一起，很难排除干净，在塑料固化成型的时候，这些气体会析出在塑封体的表面或者在内部生成气孔、汽泡。 塑封体存在气孔、气泡，与模具设计的好坏有很大的关系。模具进料口的深度与充填角度，决定了塑料在模具里的流动方向和最终融接痕的位置。作为产品的要求，模具设计者希望塑料在模具里由近及远地填充，最终融接痕留在气槽附近，直于消失。对于塑料在型腔里是如何填充的，日前为止，在业内没有一个完整的理论去指导设计者，更多的是依靠经验去设计。从这一点来说，善干总结经验对于一个优秀的模具设计者至关重要。为了排出型腔里面所有的气体，模具必须设计有排气槽。封装条件许可的情况下，应当尽可能多地设计排气槽，保证气体在塑料充填过程中能够迅速全部排出。如果排气效果不好，将会使模具中的气体产生“回压”效应，在塑封体表面生成大的空洞．严重影响塑封产品的质量，好的排气槽，不仅能够排出模具中的所有气体，还要保证气槽中不能有过多的溢料现象 集成电路引线条带在封装前，需要进行预热，如果温度过低，进入型腔的塑封料和条带的冷表面接触，会增加粘滞性，削弱其流动性能．产生不完全封装现象。模具在正常生产前，需要对其状态进行调整，找出最合适的生产工艺参数：(1)预热温度，塑封料的预热温度过低，会增加其粘滞性，在流动充填时容易裹气，温度过高，塑封料将提前固化，不能继续流动；①塑封料注射速度。过快的注射迎度．气体还没有排出型腔，塑封料便达到排气槽附近，阻碍了气体继续排出，残留在型腔里的气体与塑料一起成型。过慢的速度会导致塑封料在完全填充前就开始固化，型腔填允不満：③塑封模具的温度。如果模具温度过高．超出了塑封料的玻璃点转化温度，树脂的粘性会增大，具有足够的弹性，在注射压力作用下，能够抵受得住内部俘获气体的压力。当外部压力取消后，内部气体得到释放，形成气泡。通常情况下，模具仪用的是环氧树脂，温度控制在175±5℃范围内，可以有效消除模具温度的影响。 3 改进方法 (1)注意塑封料的保存与使用。回温时，应将料饼放在密闭的有干燥剂的聚乙烯塑料袋中．注意避免暴露于空气中吸收潮气。暂时不使用的料饼严格按照规定要求保存，防止失效。 (2)模具设计应注意借鉴以前成功的经验。学会触类旁通，从过去设计的成功案例中，找出树脂流动的规律，总结出浇口的设计经验值。排气槽设计的尽可能宽，数量要多，长度要短，以利于气体的迅速排出。顶杆的间隙耍合理，兼顾排气作用。 (3)传统的单缸塑封模具塑封生产工艺范围很窄，注意仔细调试。针对有气孔、气泡缺陷的产品，分析其原因，有日的地更改某项参数，直至调出最佳的生产工艺参数。在调试模具过程中，需要注意的是模具的实际温度会低于热电偶表所显示的温度，应该用温度表去实测模具的温度，多点测量，做到心中有数。 (4)模具在生产过程中，流动性能极佳的树脂会无孔不入。残留在排气处的树脂会阻碍气体的排出。因此，分型面的排气槽需要经常清扫，模面的溢料要清除干净，防止堵塞排气槽。结于附带起着排气作用的顶杆孔，需要定期进行清理，干燥，去除顶杆周围和顶杆孔内的溢料飞边，避免堵塞，同时，这也是避免顶杆早期失效(拉毛、折断)的方法之一。 4 结束语 集成电路封装体存在气孔、汽泡，一直是困扰封装界的难题。在实际的生产中遇到此类问题，参照上述的方法，并结合具体的情况去施解决，可以有效地减少塑封产品的废品率，提高塑封模具的内在质量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/7/2005)