EMC封果🔞冻传媒国产之光㊙️裝成形常(chang)見缺陷及其對策(cè)

  摘要：本文(wén)主要通過對EMC封裝(zhuāng)成形的過程中常(cháng)出現的問題(缺💋陷(xiàn))一未填充、氣孔、麻(má)點、沖絲、開裂、溢料(liào)、粘模等進行分析(xi)與研究，并提出行(háng)之有效的解決辦(ban)📱法與對㊙️策。

    塑料封(fēng)裝以其獨特的優(yōu)勢而成爲當前微(wei)電子封💔裝的主流(liu)，約占封裝市場的(de)95%以上。塑封産品的(de)廣泛應用，也爲塑(sù)料封裝帶來了前(qián)所未有的發展，但(dàn)是幾乎所有的塑(sù)封産品成形缺陷(xian)問題總是普遍存(cun)在的，也無👌論是采(cai)用先進的傳遞模(mo)注封裝，還是采用(yòng)傳統的單注塑模(mó)封裝🈲,都是無法完(wan)全避免的。相比較(jiao)而言，傳統塑封模(mo)成形缺陷幾率較(jiào)大，種🏃🏻類也☀️較多，尺(chi)寸越大，發生的幾(ji)率也越大⁉️。塑封産(chan)品的質量優劣主(zhu)要由四個方面因(yīn)素來決定：A、EMC的性能(neng)，主要包括膠化時(shí)間、黏度、流動性、脫(tuō)模性、粘接性、耐濕(shi)性❌、耐熱性、溢料性(xìng)、應力、強度、模量等(děng);B、模具，主要包括澆(jiao)道、澆口、型腔、排氣(qi)口設計與引線框(kuang)架設計的匹配程(chéng)度☁️等;C、封裝形式，不(bú)同的封裝形式往(wang)往會出現不㊙️同的(de)缺陷，所以優化封(fēng)裝形式的設計，會(huì)大大減少不良缺(quē)陷的發生;D、工藝參(can)數，主要包括合模(mó)壓力✨、注塑壓力、注(zhù)塑速度、預熱溫度(du)、模具溫度㊙️、固化時(shí)間等。

   下面主要對(dui)在塑封成形中常(chang)見的缺陷問題産(chan)生的🍓原因進行分(fèn)析研究，并提出相(xiang)應有效可行的解(jiě)決辦👉法與對策。

  1.封(feng)裝成形未充填及(ji)其對策

  封裝成形(xing)未充填現象主要(yào)有兩種情況：一種(zhǒng)是有♻️趨向性的未(wèi)🥵充填，主要是由于(yú)封裝工藝與EMC的性(xìng)能參數不匹配造(zào)成的;一種是随機(ji)性的未充填，主要(yào)是由于模具清洗(xǐ)不當、EMC中不溶性雜(zá)質太大、模具進料(liao)口太小等原因，引(yin)起模具澆口堵塞(sai)而造成的。從封裝(zhuang)形式上看，在DIP和QFP中(zhōng)比較容易出現🛀未(wei)充填現象⭐，而從外(wai)形上看，DIP未充填主(zhu)要表現爲完全未(wei)充填和部分未充(chōng)填，QFP主要存在角💔部(bù)未充填。 未充填的(de)主要原🏃‍♀️因及其對(dui)策：

  (1)由于模具溫度(du)過高，或者說封裝(zhuāng)工藝與EMC的性能參(cān)📱數不⭐匹配而引起(qi)的有趨向性的未(wèi)充填。預熱後的EMC在(zai)高溫下反應速度(dù)加快，緻使EMC的膠化(hua)時間相對變短，流(liu)動💁性變差，在型腔(qiāng)還未完全充滿時(shi)，EMC的黏度便會急劇(ju)上🏃🏻升，流動阻力也(ye)變大🈲，以至于未能(neng)得到良♻️好的充填(tián)，從而形成有趨向(xiang)性的未充♻️填。在VLSI封(feng)裝中😍比較容易出(chū)現這種現象，因爲(wei)這些大規模電路(lu)每模EMC的用量往往(wang)比較大，爲使在短(duan)時間内達到均勻(yun)受熱的效果，其設(shè)定的溫度往往也(yě)比較🤩高，所以容易(yi)産生這種未充填(tian)現象。) 對于這種有(yǒu)趨向性的未充填(tian)主要是由于EMC流動(dòng)性不充分而引起(qǐ)的，可以采用提高(gāo)EMC的預熱溫度，使其(qí)👅均勻受熱;增加注(zhù)塑壓力🤞和速度，使(shǐ)EMC的流速加快;降低(di)模具溫度，以減緩(huǎn)反應速度，相對🔴延(yan)長EMC的膠化時間，從(cóng)而達到🔆充分填充(chong)的效果。

  (2)由于模具(ju)澆口堵塞，緻使EMC無(wu)法有效注入，以及(jí)由于模具✍️清洗不(bú)當造成排氣孔堵(dǔ)塞，也會引起未充(chong)填，而且這種未充(chōng)填在📱模具中的位(wèi)置也是毫無規律(lǜ)🍓的。特别🍓是在小型(xing)封裝🚶中，由于澆口(kǒu)、排♋氣口相對較小(xiao)，所以最容易引起(qi)堵塞而産🎯生未充(chong)填現象。對于這種(zhǒng)未充填🔅，可以用工(gong)具清除堵塞物，并(bìng)塗上少量的脫模(mo)劑，并且在每模封(feng)裝後，都要用**和刷(shuā)子将料筒和模具(ju)上的EMC固化料清除(chú)幹淨。

   (3)雖然封裝工(gōng)藝與EMC的性能參數(shu)匹配良好，但是由(you)于保管不當或💰者(zhě)過期，緻使EMC的流動(dòng)性下降，黏度太大(da)或者膠化時間太(tài)短，均會🍓引起填充(chong)不良。其解決辦⭐法(fǎ)主要👣是選擇具有(yǒu)合✉️适的黏度和膠(jiāo)化時間的EMC，并按照(zhào)EMC的儲存和使用要(yao)求妥善保管。

   (4)由于(yú)EMC用量不夠而引起(qi)的未充填，這種情(qíng)況一般出現在🐪更(gèng)換EMC、封裝類型或者(zhe)更換模具的時候(hou)，其解決🐇辦法也比(bi)較簡單，隻要選擇(ze)與封裝類型和模(mo)具相匹配的EMC用量(liàng)，即可解決，但是用(yòng)量不宜👉過多或者(zhe)過少。

  2、封裝成形氣(qì)孔及其對策

  在封(feng)裝成形的過程中(zhong)，氣孔是最常見的(de)缺陷。根據氣孔在(zài)塑封體上産生的(de)部位可以分爲内(nèi)部氣孔和外部氣(qì)💯孔，而外部氣孔🔆又(yòu)可以分爲頂端氣(qì)孔和澆口氣孔。氣(qì)孔不僅嚴重影響(xiǎng)塑封體的外觀，而(er)且直接影響塑封(feng)器件的可靠性，尤(you)其是内部氣孔更(geng)❤️應重視。常見的氣(qi)孔主要是外部氣(qi)孔，内部氣孔無法(fǎ)直接看到，必須通(tong)過X射線儀才能觀(guan)察到，而且較小的(de)内部氣孔Bp使通過(guo)x射✍️線也看不清楚(chu)，這也爲克服氣孔(kǒng)缺陷帶來很♋大困(kun)難。那麽，要解決氣(qi)孔缺陷問題，必須(xu)仔細研究各類氣(qi)孔形成的過程。但(dàn)是嚴格來說，氣孔(kong)無法📧完全消除，隻(zhi)能多方面采取措(cuo)施來改善，把氣孔(kǒng)缺陷控制🐪在良品(pǐn)範圍之内。

   從氣孔(kong)的表面來看，形成(cheng)的原因似乎很簡(jian)單，隻是🔴型♌腔内有(yǒu)殘餘氣體沒有有(yǒu)效排出而形成的(de)。事實上，引起氣孔(kong)缺陷的因素🐕很多(duō)，主要表現在以下(xia)幾個方面：A、封裝材(cái)❤️料方面，主要包括(kuo)EMC的膠化時間、黏度(du)、流動性、揮發物含(hán)量、水分含量、空氣(qì)含量、料餅密度、料(liào)餅直徑與料簡直(zhí)徑不相匹配等;B、模(mó)具方面，與料👨‍❤️‍👨筒的(de)形狀、型腔的形狀(zhuang)和排列、澆口和排(pái)氣口的形狀與位(wèi)置等有關;C、封裝工(gong)👌藝方面，主🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要與預(yu)熱溫度、模㊙️具溫度(du)、注塑速度❌、注塑壓(yā)力、注塑時♈間等有(yǒu)關。

  在封裝成形的(de)過程中，頂端氣孔(kong)、澆口氣孔和内部(bù)氣孔✏️産生的主要(yao)原因及其對策：

   (1)、頂(dǐng)端氣孔的形成主(zhu)要有兩種情況，一(yi)種是由于各種因(yīn)素使EMC黏度急劇-上(shang)升，緻使注塑壓力(li)無法有效傳遞到(dào)頂端，以至于頂端(duān)🔆殘留的氣體無法(fǎ)排出而造成氣孔(kǒng)缺陷;一種是EMC的流(liu)動🌏速度太慢，以至(zhì)于型腔沒有完全(quán)充滿就開始發生(sheng)固化交聯反應，這(zhe)樣也會形成氣孔(kǒng)缺陷。解決這種缺(que)陷最有效的方法(fa)就是增加注塑速(su)度，适當調整預熱(re)溫度也會有些改(gai)善。

   (2)、澆口氣孔産生(shēng)的主要原因是EMC在(zài)模具中的流動速(su)度‼️太快🔴，當型腔充(chong)滿時，還有部分殘(can)餘氣體未能及時(shi)排出，而此時排氣(qì)口已經被溢出料(liao)堵塞，最後殘留氣(qi)體在注塑壓力的(de)作用下，往往會被(bei)壓縮而留在澆口(kou)附近。解決這種氣(qì)孔缺陷的有效方(fang)法就是減慢注塑(su)速度，适當降低🤟預(yu)熱溫度，以使EMC在模(mo)具中的流動速度(du)減緩;同時爲了促(cu)進揮發性物質的(de)逸❤️出，可以适當提(ti)高模具溫度。

  (3)、内部(bù)氣孔的形成原因(yin)主要是由于模具(jù)表面的溫度過🚩高(gāo)，使型腔表面的EMC過(guò)快或者過早發生(shēng)固化反應，加上較(jiao)快的注塑🏃‍♂️速度使(shǐ)得排氣口部位充(chōng)滿，以至于内部的(de)部分氣體無法克(ke)服表面的固化層(céng)而留在内部形成(chéng)氣孔。這種氣孔🔴缺(que)陷一般🌈多發生在(zai)⚽大體積電路封裝(zhuāng)中，而且多出現在(zai)澆口端和中間位(wei)置。要有效的降低(dī)這種氣孔的發生(shēng)率，首先要适❄️當降(jiàng)低模具溫度，其次(ci)可㊙️以考慮适當提(ti)高注塑壓力🏃‍♂️，但是(shi)過分增加壓力會(hui)引起沖絲、溢料等(děng)其他缺陷，比較合(he)适的壓力範圍是(shi)8～10Mpa。

  3、封裝成形麻點及(ji)其對策

在封裝成(cheng)形後，封裝體的表(biǎo)面有時會出現大(dà)量微細小♌孔☎️，而且(qie)🎯位置都比較集中(zhong)，看蔔去是一片麻(ma)點。這些缺陷往往(wǎng)會伴随其📧他缺陷(xian)同時出現，比如未(wei)充填、開裂等。這種(zhǒng)缺陷産生的原因(yin)主要是料餅在預(yu)熱的過程中受熱(rè)不均勻，各部位的(de)溫差較大，注入模(mo)腔後引☎️起固化反(fan)應不一緻，以至于(yú)形成麻點缺陷。引(yǐn)起料餅受熱不均(jun1)勻的因素也比較(jiao)多，但是主要有以(yǐ)下三種🔞情況：

   (1)、料餅(bǐng)破損缺角。對于一(yi)般破損缺角的料(liao)餅，其缺損的長度(du)小于料餅高度的(de)1/3，并且在預熱機輥(gun)子上轉動平穩，方(fang)☁️可使用，而且爲了(le)防止預熱時傾倒(dǎo)，可以将破損的料(liao)餅夾在中間。在投(tou)入料筒時，最好将(jiāng)破損的料餅置于(yú)底部或頂部，這📞樣(yàng)可以改善料餅之(zhi)㊙️間的溫差。對于破(pò)損嚴重的料餅，隻(zhi)能放棄不用。

   (2)、料餅(bǐng)預熱時放置不當(dang)。在預熱結束取出(chu)料餅時，往往⚽會發(fā)現👅料餅的兩端比(bi)較軟，而中間的比(bǐ)較硬，溫差較大。一(yī)般預熱溫⁉️度設置(zhi)在84-88℃時，溫差在8～10℃左右(yòu)，這樣封裝成形時(shi)最💋容易出現麻點(dian)缺陷。要解決因溫(wēn)差較大而引起的(de)麻點缺陷，可以在(zài)預熱時将各料餅(bing)✔️之間留有一定的(de)空隙來放置，使各(gè)料餅都能充分均(jun1)勻受熱。經驗表明(míng)，在投料時先投中(zhong)間料餅後投兩端(duan)料餅，也會改善這(zhè)種因溫差較大而(er)帶來的缺陷。

   (3)、預熱(rè)機加熱闆高度不(bu)合理，也會引起受(shou)熱不均勻，從而導(dao)緻🔱麻💜點的産生。這(zhè)種情況多發生在(zài)同一預📐熱機上使(shi)用不同大小的🔱料(liào)餅時，而沒有調整(zhěng)加熱闆的高🈲度，使(shi)得加熱闆⭐與料餅(bǐng)距離忽遠忽近，以(yi)至☂️于料餅受熱不(bú)均。經💚驗證明，它♉們(men)之間比⭐較合理的(de)🏃🏻‍♂️距離是3-5mm，過近或者(zhe)過遠均不合适。

   4、封(fēng)裝成形沖絲及其(qi)對策

   在封裝成形(xing)時，EMC呈現熔融狀态(tài)，由于具有一定的(de)熔融黏度🔆和流動(dòng)速度，所以自然具(ju)有一定的沖力，這(zhe)種沖力作用在金(jīn)絲上，很容易使金(jīn)絲發生偏移，嚴重(zhòng)的會💁造成金絲沖(chong)斷。這種沖絲現象(xiang)在塑封的過程中(zhong)是很常見的，也是(shi)無法完全消除的(de)，但是如果選擇适(shì)當的黏度和流速(su)還是可以控🧑🏾‍🤝‍🧑🏼制在(zài)良品範圍之内的(de)。EMC的🌈熔融黏度和流(liu)動🙇🏻速度對金絲的(de)沖力⛷️影響，可以通(tong)過建立一個數學(xué)模型來解釋。可以(yǐ)假🐅設熔融的EMC爲理(lǐ)想流體，則沖力F=KηυSinQ，K爲(wei)常數，η爲✍️EMC的熔融黏(nián)度，υ爲流動🤞速度，Q爲(wei)流動方向與金絲(sī)的夾角。從公式可(ke)以看出：η越大，υ越大(da)，F越大;Q越大，F也越大(dà);F越大，沖絲越嚴重(zhong)。

   要改善沖絲缺陷(xian)的發生率，關鍵是(shi)如何選擇和控制(zhi)EMC的熔融黏度和流(liu)速。一般來說，EMC的熔(rong)融黏度是由高到(dào)低再⛷️到高的一個(ge)變化過程，而且存(cun)在一個低黏度期(qī)，所以選擇一個合(he)理的♻️注塑時間，使(shǐ)模腔中♊的EMC在低黏(nián)度期中流㊙️動，以減(jiǎn)少沖力。選擇一個(ge)合适❌的流動速度(dù)🎯也是減小沖力的(de)有效辦✏️法，影響流(liu)動速度的因素很(hen)多，可以從注塑速(sù)度、模具溫度、模具(ju)流道、澆口等因素(sù)來考慮。另外，長金(jin)絲的封裝産品比(bǐ)短金絲的封裝産(chan)🌍品更容易發生沖(chòng)💯絲🏒現象，所以芯片(pian)的尺寸與小島的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼尺寸要匹配，避免(miǎn)大島小芯片現象(xiang)，以減小沖😄絲程度(dù)。)

  5、封裝成形開裂及(jí)其對策

  在封裝成(cheng)形的過程中，粘模(mó)、EMC吸濕、各材料的膨(péng)脹系數不匹配等(deng)都會造成開裂缺(quē)陷。

   對于粘模引起(qǐ)的開裂現象，主要(yao)是由于固化時間(jian)☔過短、EMC的脫模性能(néng)較差或者模具表(biao)面玷污等因素🍉造(zao)成的。在成形工藝(yi)上，可以采取延長(zhǎng)固化時間，使之充(chong)分固化;在材料方(fāng)面，可以改善EMC的脫(tuo)模性能;在操作方(fang)面，可以每模前将(jiang)模具表面清除幹(gan)淨，也可以将模具(ju)表面塗上适量的(de)脫模劑。對于EMC吸濕(shi)引起的開裂現象(xiang)，在工藝上，要保證(zheng)在保管和恢複常(cháng)溫的過程中，避免(mian)吸濕的發生;在材(cai)料上，可以選擇具(jù)有高Tg、低膨脹、低吸(xi)水率、高黏結力的(de)EMC。對于各材料膨脹(zhàng)系數不匹配引起(qi)的開裂現🎯象，可以(yi)選擇與芯片、框架(jia)等材料膨脹系數(shù)相✉️匹配的

  6、封裝成(chéng)形溢料及其對策(ce)

   在封裝成形的過(guo)程中，溢料又是一(yi)個常見的缺陷形(xing)式，而這種缺陷本(ben)身對封裝産品的(de)性能沒有影響，隻(zhi)會影響後來的可(ke)焊性和外觀。溢料(liao)産生的原因可以(yǐ)從兩個方面來考(kǎo)慮，一是材料方面(miàn)，樹脂黏度過低、填(tian)料粒度分布不合(he)理等都會引🌏起溢(yi)料的發生，在黏度(dù)✉️的允許範圍内，可(ke)以選擇👄黏度較大(da)的🥰樹脂，并調整填(tián)料的粒度分布，提(ti)高填充量，這🔞樣可(ke)以從EMC的自身上提(tí)高其抗溢料性能(néng);二是封裝工藝方(fang)面，注塑壓力過大(da)，合模壓力過低，同(tóng)樣可以引起溢料(liao)的産生，可以通過(guo)适當降低注塑壓(ya)力和提高🌈合模壓(ya)力，來改善這一缺(quē)陷。由于塑封模長(zhǎng)期使用後表面磨(mó)損或基座不平整(zheng)，緻使合模後的間(jian)隙較⭐大，也☎️會造成(chéng)溢料，而生産中見(jiàn)到的嚴重溢料現(xiàn)象往往都是🌏這種(zhǒng)原因引起的，可以(yi)盡量減少磨損，調(diao)整基座的平整度(du)，來解決這種溢料(liao)缺陷。

   7、封裝成形粘(zhan)模及其對策

   封裝(zhuang)成形粘模産生的(de)原因及其對策：A、固(gu)化時間太短💁，EMC未❗完(wan)全固化而造成的(de)粘模，可以适當延(yán)長固化時間，增加(jiā)合模時間使之✨充(chong)分固化;B、EMC本身脫模(mó)性能🐆較差而造成(chéng)的粘模隻能從材(cai)料方面來改善EMC的(de)脫模性能，或者封(fēng)裝成🔅形的過程⁉️中(zhōng)，适當的外加脫模(mo)劑;C、模具表面沾污(wu)也會引起粘模，可(ke)以通過清洗模具(jù)來解決;D、模具溫度(dù)過低同樣會引起(qi)粘模現象，可以适(shì)當提高模具溫度(dù)來加以改善。   

  8.結語(yu)

    總之，塑封成形的(de)缺陷種類很多，在(zai)不同的封裝形❓式(shì)☀️上有不同的表現(xiàn)形式，發生的幾率(lǜ)和位置也有✌️很大(dà)的差異，産生的原(yuán)因也比較複雜，并(bìng)且互相牽連，互相(xiàng)影響，所以應該在(zai)分别研究的基礎(chu)上，綜合考慮，制定(ding)出相應的行之有(yǒu)效的解決方法與(yu)對策㊙️。
 

   文章整理：昊(hào)瑞電子/