2025集成電路封裝技術(shù)1IntegratedCircuitPackagingTechnology塑封1塑封2塑封工藝流程塑封（包封）的原理塑封：或稱包封，它是器件封裝過程中的關(guān)鍵工序之一，是指通過一定的溫度和壓力下，使塑封材料在塑封模具型腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并固化成型的過程。塑封生產(chǎn)中的三個要素：溫度、壓力、速度塑封前塑封后1.工藝簡單，便于大量生產(chǎn)，成本低。2.工作溫度較低3.芯片事先加了保護(hù)性鈍化膜。4.塑封材料符合封裝的要求。使用塑封封裝的理由1.與器件及框架的粘附力較好。2.必須由高純度材料組成，特別是離子型不純物要極少。3.吸水性，透濕率要低。塑封材料的要求:4.熱膨脹系數(shù)要CTE小，導(dǎo)熱率要高。5.成型收縮率和內(nèi)部應(yīng)力要小。6.成型，硬化時間要短，脫模性要好。7.流動性及充填好，飛邊少。單純的有機(jī)聚合物已經(jīng)無法滿足以上要求，因此目前采用的塑封料是有機(jī)材料與無機(jī)粉料的復(fù)合體，其中無機(jī)粉料占到了整個塑封料的70%左右。塑封料介紹模塑料主要成分是環(huán)氧樹脂與硅微粉，是一種通過固化劑（酚醛樹脂）固化環(huán)氧樹脂，硅微粉作為主要填料并輔以其它微量成分，通過特殊工藝制備的復(fù)合性材料。模塑料是一種熱固性材料，固化后無法重復(fù)利用。塑封料成分以及功能環(huán)氧樹脂：是基體，含量為10%左右，起到粘接劑的功能，常用材料有甲酚醛樹脂等；固化劑（硬化劑）：含量約為6%左右，起到線性或交叉聚合反應(yīng)（交聯(lián)反映）的功能，通常使用環(huán)氧酚醛樹脂及環(huán)氧甲酚醛樹脂；催化劑：加快線性或交叉聚合反應(yīng)的速度。

★環(huán)氧樹脂、固化劑、催化劑組成了模塑料產(chǎn)品的粘接劑系統(tǒng)，通過加入固化劑與催化劑，使得環(huán)氧樹脂可從液態(tài)（熱塑性）轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂驳臒峁绦怨腆w。塑封料成分以及功能填料（填充劑）：含量（60-80）%左右，加入填料可改善模塑料參數(shù)特性：降低膨脹系數(shù)，提高熱導(dǎo)率、增加彈性模量、調(diào)整材料流動性、減少固化時收縮應(yīng)力，但主要缺點是：增加了重量、增加了材料粘度、提高了介電常數(shù)。常用的填料有：二氧化硅、氧化鋁。偶聯(lián)劑：通過共價鍵將填充劑與聚合物之間交聯(lián)在一起從而增加有機(jī)物聚合物與無機(jī)填充料的結(jié)合力，同時，偶聯(lián)劑還可以增強(qiáng)材料與框架、芯片的粘接力，減少脫層失效現(xiàn)象。通常用的偶聯(lián)劑包括硅烷、鈦酸鹽、鋁的螯合物及鋯鋁氧化物。塑封料成分以及功能脫模劑：脫模劑的作用主要是減弱模塑料對模具型腔的粘接性，使產(chǎn)品容易從模腔內(nèi)脫離出來。常用脫模劑包括：硅樹脂、烴烷、有機(jī)酸類無機(jī)鹽、及碳氟化合物。其中烴烷如巴西棕櫚蠟是最常用的脫模劑。應(yīng)力釋放添加劑：使用增塑劑、應(yīng)力消除劑可降低材料彈性模量、增加材料柔韌性、降低熱膨脹系數(shù)，降低材料熱-力收縮應(yīng)力。主要應(yīng)力釋放劑：硅樹脂。阻燃劑：加入鹵族元素化合物，可改善環(huán)氧樹脂本身易燃的特性。塑封料成分以及功能離子吸收添加劑：減少封裝體內(nèi)部金屬與包封料接口處任何累積水氣的電導(dǎo)率，延緩電解腐蝕的退化過程。在環(huán)氧模塑料中加入強(qiáng)堿及鹵化物離子吸附劑使環(huán)氧樹脂中殘留的Na+、K+、Cl-、Br-等離子不能溶解在封裝體擴(kuò)散及積聚的水氣中。著色劑：著色（區(qū)別器件類型）、遮光（減小器件的光子激活性）的功能。常用的為黑色素。模塑料的典型特性參數(shù)螺旋流動長度：表征材料在熔融狀態(tài)下流動特性的參數(shù)。

a、塑封料的流動特性隨溫度的變化而顯著變化，常用模塑料在175℃左右，流動性參數(shù)最佳。

b、塑封料的流動特性隨所受壓力的增大而直線增大，因此在實際生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格管控壓力參數(shù)。凝膠化時間：通常在175±2℃條件下，材料從熔化到凝固過程的時間。塑封料的凝膠化時間隨著溫度升高、保存時間延長而降低，貯存過程中供應(yīng)商推薦：10℃以下貯存12個月，20℃貯存2個月。環(huán)氧模塑料的典型特性參數(shù)線膨脹系數(shù)：材料隨溫度每變化1℃而變化的百分率玻璃化溫度：無定型或半結(jié)晶聚合物從粘流態(tài)或高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，稱為玻璃化溫度。以上兩項是材料熱力分析的主要參數(shù)。彎曲強(qiáng)度、彎曲模量模塑料封裝時的收縮應(yīng)力起因于不同材料在封裝體內(nèi)以及結(jié)合出的聚合反應(yīng)及熱膨脹系數(shù)不一致。通常認(rèn)為：通過降低材料模量、熱膨脹系數(shù)、玻璃化溫度，可以降低材料的應(yīng)力，提高器件的可靠性。環(huán)氧模塑料的典型特性參數(shù)其它一些性能指標(biāo)：密度粘度導(dǎo)熱系數(shù)體積電導(dǎo)率阻燃性成型收縮驢煮沸吸水率Na+、Cl-離子含量塑封料的使用與保存1、保存：塑封料必須在5℃以下冰庫內(nèi)保存，保存有效期為1年。2、一般料餅醒料（或稱為退冰/解凍）24h后才可使用（SOT系列料餅醒料時間為12h），使用有效期為72h、即必須在醒料后72h內(nèi)用完，超時報廢。3、為確保對料餅有效期的嚴(yán)格管控，必須嚴(yán)格遵循先進(jìn)先出的原則：即在有效期內(nèi)，先配出的料餅必須優(yōu)先使用。4、包封時料餅在烤餅機(jī)下預(yù)熱，溫度為：85±7℃。5、在使用過程中應(yīng)避免料餅溫度變化以及吸濕，以免影響塑封質(zhì)量。塑料封裝的成形技術(shù)包括轉(zhuǎn)移成形技術(shù)、噴射成形技術(shù)、預(yù)成型技術(shù)。其中轉(zhuǎn)移成型技術(shù)最為普遍。轉(zhuǎn)移成形法密封微電子器件有許多優(yōu)點，它的技術(shù)和設(shè)備都比較成熟，工藝周期短，成本低，適合大批量生產(chǎn)；當(dāng)然它也有一些明顯的缺點，塑封料的利用率不高，對于高密度封裝有限制。轉(zhuǎn)移成型技術(shù)塑封料在高溫的轉(zhuǎn)移成型罐中變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，在外加壓力作用下進(jìn)入模具型腔內(nèi)，獲得一定形狀的芯片外形。噴射成型技術(shù)將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚合物分別從噴射槍兩側(cè)噴出，同時將塑封料樹脂由噴射槍中心噴出，使三者混合，沉積到模具型腔內(nèi)，壓實固化而獲得一定的外形。預(yù)成型技術(shù)將封裝材料預(yù)先做成封裝芯片外形對應(yīng)的形狀，如陶瓷封裝，先做好上下封蓋后，使兩封蓋密封接合。設(shè)備高頻預(yù)熱機(jī)自動排片機(jī)塑封機(jī)高溫烘箱塑封主要設(shè)備.塑封主要設(shè)備.塑封主要設(shè)備來料整理參數(shù)設(shè)置預(yù)熱、上料注塑成型開模下料質(zhì)量檢查高溫固化預(yù)熱：塑封料、引線框架上料：將預(yù)熱的引線框架放到模具上合模：閉合模具注塑：投入預(yù)熱的塑封料，注進(jìn)、成型開模：打開模具，頂出塑封制品。注塑成型過程注塑成型過程后固化后固化作用：塑料充分固化改善產(chǎn)品的熱機(jī)械特性，提高產(chǎn)品可靠性后固化工藝條件：后固化工藝條件1：175℃4h后固化工藝條件2：175℃8h后固化工藝條件3：175℃4h高貯：150℃28h（客戶有特殊要求的由工程認(rèn)可后臨時通知執(zhí)行）操作注意事項①塑封料領(lǐng)取后需要先在常溫下進(jìn)行回溫，具體的回溫時間根據(jù)塑封料以及室溫確定（通常在24小時左右），并且塑封料從冷藏狀態(tài)取出后必須在它規(guī)定的有效期內(nèi)使用完畢；②生產(chǎn)時只能使用按工藝回溫好的塑封料，并優(yōu)先使用回溫早的塑封料，且不得放在塑封機(jī)臺上，應(yīng)該放置在附近的凳子或桌面上；③新更換的模具必須使用特定的清洗劑洗模后使用，使用著的模具必須定期進(jìn)行清洗，清洗需干凈，保證生產(chǎn)滿足質(zhì)量要求，不允許有洗模殘渣留于上下模；④作業(yè)前應(yīng)穿戴好個人防護(hù)用品，避免作業(yè)途中高溫燙傷；⑤上料時需保證模具表面清潔，引線框架定位良好，防止模具壓壞，并確保引線框架方向正確；⑥在生產(chǎn)中，操作人員嚴(yán)禁更改工藝參數(shù)，技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)如有需要更改工藝參數(shù)，需向工程師（產(chǎn)品負(fù)責(zé)人）申請，調(diào)試時例外，更改過的工藝參數(shù)需及時做好確認(rèn)和交接。⑦高溫烘箱使用前應(yīng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)烘箱內(nèi)無易燃物及其它無關(guān)物件。⑧必須保證產(chǎn)品在烘箱內(nèi)冷卻半小時后，塑封操作人員方可戴防高溫專用手套將烘箱內(nèi)電路全部取出，放在待打標(biāo)區(qū)。謝謝觀看20252025集成電路封裝技術(shù)29IntegratedCircuitPackagingTechnology塑封成型1塑封主要工藝參數(shù)2塑封失效分析塑封主要工藝參數(shù)的確定模具溫度一般情況下，在（160-180）℃之間，塑封料的一些特性處于最佳狀態(tài)（如：流動特性好、凝膠時間合理、熔融粘度小、成型以及脫模性能好等）。所以一般設(shè)定的塑封模溫為（160-180）℃，在實際操作過程中，要注意控制一付模具中各點之間的溫度差異。塑封主要工藝參數(shù)的確定注塑壓力（壓強(qiáng)）相關(guān)塑料封裝方面的文獻(xiàn)提供，塑封過程中樹脂（液態(tài)情況下）受到的壓強(qiáng)為60-120kg/cm2（850-1700psi），在此范圍內(nèi)，確保塑封體填充充分、塑封料的流動性適中、同時避免成型時對組裝好的產(chǎn)品造成影響。根據(jù)以上經(jīng)驗值，通過液壓傳遞的相關(guān)原理可以計算出塑封壓機(jī)的實際輸出注射壓力（壓強(qiáng)）。塑封主要工藝參數(shù)的確定注射壓力（壓強(qiáng)）計算公式：Pc=(Np/Nc)*(Dp/Dc)2*Pp其中：Pc：注射壓力

Np：注射頭數(shù)量Nc：注射油缸數(shù)量

Dp：注射頭直徑Dc：注射油缸直徑Pp：注射頭注射時樹脂成型時經(jīng)受壓強(qiáng)塑封主要工藝參數(shù)的確定合模壓力（壓強(qiáng)）為確保注塑時模具不被打開、產(chǎn)品成型時成型完整、無多余溢料，必須有足夠的合模壓力。一般情況合模壓力的確定應(yīng)當(dāng)大于3倍的開模壓力（模具內(nèi)樹脂投影面乘以注塑壓力），同時應(yīng)考慮到模具的使用情況，確保塑封時合模緊密無漏膠。塑封主要工藝參數(shù)的確定注塑時間為了確保塑封料能夠在良好的熔融狀態(tài)下進(jìn)行注射，避免固化太晚、提前固化，以影響產(chǎn)品成型質(zhì)量（外觀以及內(nèi)部），必須控制注塑的速度（時間）。確定注塑時間主要依據(jù)時速封料的凝膠化時間。保壓時間為了確保成型以后的產(chǎn)品有較好的熱硬度與強(qiáng)度，能從模具腔體內(nèi)順利脫出，注塑結(jié)束后在模具內(nèi)保溫的時間成為保壓時間。塑封常見失效以及原因分析氣孔/縮孔1、塑封工藝參數(shù)設(shè)置不合理：模溫過高或過低、注射速度太快或不穩(wěn)定、注射高度調(diào)整不對、烤餅溫度不均勻等2、設(shè)備原因：模具排氣口堵塞導(dǎo)致排氣不暢、料筒密封圈磨損等3、塑封料原因：料餅退冰不足、過期吸潮、分量不足、料餅直徑與注射料筒直徑不匹配、料餅本身質(zhì)量問題（配方、水分、密度、流動性等）等塑封常見失效以及原因分析未填充1、塑封工藝參數(shù)設(shè)置不合理：烤餅溫度過高或過低或溫度不均、注射速度過慢、注射壓力過低、模溫過高或不均衡2、設(shè)備原因：模臟或排氣不暢、注射桿未注射到底、密封圈溢料嚴(yán)重、進(jìn)膠口堵塞、模具內(nèi)局部流道堵塞3、操作失誤：手動注射時、少放一塊料餅、料餅卡在料筒上方未完全進(jìn)入、注射過程中誤按急停健等4、塑封料原因：料餅分量不足、料餅醒料不足或過期吸濕、料餅本身質(zhì)量問題（流動性差）塑封常見失效以及原因分析弧度沖歪、斷線1、塑封工藝設(shè)置不合理：注射速度太快、注塑壓力過大2、塑封料原因（粘度高、大顆粒填充劑的沖擊等）3、進(jìn)膠口磨損變大導(dǎo)致進(jìn)膠速度太快4、組裝原因：金線過長、弧度過高、打線虛焊、焊線直徑不匹配、金線強(qiáng)度差等5、組裝、封裝操作過程中，操作工操作不當(dāng)碰到產(chǎn)品引起金線損傷塑封常見失效以及原因分析溢料：1、工藝方面原因：注塑壓力過大、合模壓力不夠?qū)е驴蚣軌翰痪o2、設(shè)備方面原因：模具模面不平整、模面局部壓傷或磨損導(dǎo)致框架局部壓不緊3、塑封料方面原因：流動性好4、框架方面原因：厚度與模具不匹配，框架與模具之間的間隙過大

塑封常見失效以及原因分析缺損1、脫模不良粘模引起廢料殘留在模具型腔內(nèi)（模具停留時間長、保壓時間不足、塑封料本身問題等會引起脫模不良）2、清模不到位，型腔內(nèi)沾有廢料3、澆口設(shè)計問題、膠口磨損造成殘留過大等原因引起去膠口時連帶塑封體本體脫落4、包封過程中工藝不當(dāng)、排氣不暢形成充填不足5、料餅分量不足，填充不致密塑封常見失效以及原因分析膠體表面異物沾污1、模具型腔內(nèi)未清理干凈2、模具臟3、內(nèi)引線（金線、鋁線）外露；

芯片外露4、料餅內(nèi)有雜質(zhì)壓腳1、L/F尺寸與模具不配引起入位不準(zhǔn)

2、操作時引線框入位不良3、框架定位針與模具定位針發(fā)生干涉4、預(yù)熱臺溫度偏高或偏低塑封模具清模因長時間包封，塑封料內(nèi)的部分成分會積聚在模具型腔表面并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使模具型腔沾污，導(dǎo)致包封以后的產(chǎn)品表面沾污、無光潔度，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，故必須定期對模具進(jìn)行清洗。SOT/SOD系列產(chǎn)品每天需清模；中大功率系列產(chǎn)品生產(chǎn)模數(shù)累計750模左右必須清模。清模常用的材料：

a\清模餅,清模以后需做脫模餅以增強(qiáng)脫模效果

b\清模膠,主要用于SOT/SOD系列小型封裝產(chǎn)品，清模以后需做脫模膠以增強(qiáng)脫模效果塑料封裝時，若塑封料溢料只在模塊外的引線架上形成薄薄的一層、面積也很小，通常稱為樹脂溢出。若滲出部分較多、較厚，則稱為毛刺或是飛邊毛刺。生產(chǎn)時常將樹脂溢岀、貼帶毛邊、引線毛刺等統(tǒng)稱為飛邊毛刺現(xiàn)象。這些多余的塑封料會給后續(xù)工藝的設(shè)備造成一定損耗。