塑封模溢料原因分析及糾正措施

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上文章編號：1001-4934（2012）04-塑封模溢料原因分析及糾正措施丁 寧(安徽銅陵三佳山田科技有限公司 安徽 銅陵 ）摘 要：介紹了塑封模溢料種類，分析了溢料缺陷產(chǎn)生的原因，并針對溢料總結(jié)提出了幾種相應(yīng)的糾正措施、改善解決方案，指出應(yīng)從模具設(shè)計(jì)源頭、材料選擇、模具分型面高度差匹配、合模壓力計(jì)算校核和支承柱排布位置等各方面系統(tǒng)優(yōu)化解決，為穩(wěn)定塑封產(chǎn)品質(zhì)量提供保證。關(guān)鍵詞：模具；溢料；合模壓力；支承排布中圖分類號: TG 241 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B The cause analysis and corrective action for the flash on Pl

2、astic Mold Wang Zonghua, Ding Ning，Tian Zheng, Zeng Bo (The R&D Department Anhui Tongling Sanjia Yamada Tech. Co., Ltd. ;Anhui Tongling ，China)Abstract: This paper introduces the types of flash for Plastic Mold and analyses the causes for it, and put forward the corresponding corrective measures

3、 and improve solutions for flash. Then this paper point out that the mold design should be pay attention to the beginning of mold design, material selection, mold parting surface height difference matching, clamping pressure calculation and checking, the supporting column arrangement，it can ensure t

4、he quality of package .Key Words: Mold； Flash； Mold Clamp Pressure；Bearing Arrangement0 引言中國的半導(dǎo)體制造業(yè)正快速進(jìn)入成熟階段，超高速計(jì)算機(jī)、數(shù)字化視聽、移動(dòng)通訊和便攜式電子產(chǎn)品的火爆出現(xiàn)，直接帶動(dòng)芯片封裝技術(shù)的進(jìn)步。芯片封裝技術(shù)經(jīng)歷了好幾代的變遷，從TO、DIP、SOP、QFP、BGA到CSP再到MCM，封裝形式由傳統(tǒng)的單芯片封裝向多芯片封裝形式轉(zhuǎn)變。無論是采用先進(jìn)的自動(dòng)封裝系統(tǒng)封裝還是傳統(tǒng)的單注射頭、多注射頭塑封模封裝，塑封成型缺陷總是普遍存在的，無法完全消除。目前的塑封模式影響成型性的因素

5、很多，容易產(chǎn)生較多的成型缺陷。在一條工藝穩(wěn)定的電子組裝線上，塑封缺陷是不良品的主要原因，而溢料又是塑封缺陷常見形式。所以，對塑封模溢料缺陷進(jìn)行研究，提出合理有效的解決方法，意義十分重要。1 塑封模溢料種類溢料，通常半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)也叫飛邊，本身對塑封產(chǎn)品的性能沒有影響，只是由于溢出的塑封料覆蓋在引線框架管腳上，如經(jīng)去飛邊工藝后仍有殘留，就會形成鍍層缺陷而影響產(chǎn)品的可焊性，造成電路斷路、虛焊等問題，導(dǎo)致大量不良品產(chǎn)生，目前國內(nèi)半導(dǎo)體廠尚無有效的方法去除嚴(yán)重的飛邊。如何避免和減少塑封模溢料（飛邊）的產(chǎn)生顯得尤為重要。塑封模溢料包括4種：(1) 模具表面溢料；(2) 引線框架表面溢料；(3) 引線框架外

6、側(cè)溢料；(4)散熱片溢料。2 塑封模溢料原因分析經(jīng)分析引起這幾種塑封模溢料的原因主要是：(1) 模具材料的變形；(2) 分型面高度差（壓印量）取值不合理；(3) 壓機(jī)所能提供的最大合模壓力小于模具必要合模力；(4) 支承柱排布位置不合理；(5)支承柱高度取值不合理；(6) 客戶提供引線框架精度低引起。3 溢料改善糾正措施針對以上幾種原因，總結(jié)出以下幾種糾正措施改善解決溢料問題。3.1 塑封模材料選擇塑封模鑲件材料選擇至關(guān)重要，通常有以下幾個(gè)方面要求：（1）剛性；（2）耐磨損性；（3）耐壓痕性；（4）尺寸穩(wěn)定性；（5）良好的清模性；（6）優(yōu)良的放電加工性；（7）拋光性；（8）耐腐蝕性。在通過與世

7、界優(yōu)秀半導(dǎo)體模具制造商的交流合作過程中，現(xiàn)階段半導(dǎo)體行業(yè)更多地采用具有優(yōu)良耐蝕性和耐磨損性集合的SAM97(C1.2Cr17)和ELMAX，是經(jīng)過ESR處理（材料結(jié)構(gòu)處理），具有耐腐蝕、耐磨損和拋光性好，經(jīng)兩次深冷處理后，尺寸穩(wěn)定性好，熱匹配性好等良好的綜合性能。3.2 分型面高度差（壓印量）匹配標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，解決由于分型面取值不當(dāng)引起的引線框架溢料問題，對于半導(dǎo)體塑封模各零件分型面高度差（壓印量）一般按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，模具下模部分如圖1下模鑲件分型面高度匹配圖所示。圖1 下模鑲件分型面高度匹配圖A+0-0.002為下澆道鑲件高度、B-0.006 -0.008為下澆口鑲件高度、C+

8、0-0.002為下成型鑲件齒頂高、D±0.002為下成型鑲件齒底高度、E+0.002-0為下成型鑲件橫筋面高度、F-0.006 -0.008為下邊鑲件高度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：A15（合適的一個(gè)定值）；BA（0.015）0.005；CA0.005、DA（0.015）；EA（0.015）0.005；FA（0.015）0.005。其中為引線框架厚度，0.015為引線框架壓印量（防溢料的合適定值）。模具上模部分如圖2上模鑲件分型面高度匹配圖所示。圖2 上模鑲件分型面高度匹配圖A+0-0.002為上澆道鑲件高度；B+0.002-0為上成型鑲件高度；C+0-0.002為上邊鑲件高度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：ABC15

9、（合適的一個(gè)定值）。3.3 校核壓機(jī)所能提供的最大合模壓力必要合模力計(jì)算：必要合模力樹脂力+壓印力+上模彈簧力+下模重力，樹脂力流道在分型面的投影面積×樹脂成型壓力，樹脂成型壓力一般取980MPa，壓印力壓印面積×壓印系數(shù)，上模彈簧力上模彈簧個(gè)數(shù)×壓縮量×彈簧定數(shù)，壓機(jī)所能提供的最大合模壓力根據(jù)必要合模力校核，并留有一定安全余數(shù)。壓印面面積：壓印面積對于校核壓機(jī)噸位是一個(gè)很重要的參數(shù)。當(dāng)流道設(shè)計(jì)完成后，流道在分型面的投影面積為定值，樹脂成型壓力一定時(shí)，只能靠減小壓印面積來減小必要合模力。引線框架壓印面一般取到橫筋面外0.30.5mm，對于管腳和橫筋面之外

10、的壓印面，則取0.0050.01mm減輕面。減輕面不計(jì)算壓印面積。例如，一個(gè)QFP類產(chǎn)品壓印面取值及壓印面積計(jì)算如圖3（陰影部分即為壓印面積）所示。圖3 壓印面積圖壓印量取值：當(dāng)引線框架厚度±時(shí)，壓印量取值保證最薄引線框架壓印0.005mm，即壓印量為+0.005mm，如當(dāng)引線框架厚度公差為±0.01時(shí)，則取壓印量0.015mm。現(xiàn)在有的客戶提供的引線框架厚度公差較大，則按實(shí)測厚度值取壓印量0.015mm，并在必要時(shí)與客戶溝通、確認(rèn)。壓印系數(shù)：壓印系數(shù)根據(jù)引線框架材料分為3種，C基1.96X106MPa 、F基2.45X106MPa、鍍Pb3.43X106MPa，其中鍍Pb

11、的引線框架溢料很難去除，所以不分鐵基或銅基，壓印系數(shù)取3.43X106MPa。設(shè)計(jì)時(shí)遇到這種引線框架請務(wù)必注意。以上3種壓印系數(shù)為平均值，當(dāng)引線框架硬度增加時(shí)，須增加壓機(jī)壓力。當(dāng)校核壓機(jī)壓力時(shí)須留有一定安全余數(shù)，安全系數(shù)為1/0.8，確保壓機(jī)所能提供的最大合模壓力大于必要合模力。 3.4 支承柱排布位置支承柱排布位置直接影響模面溢料。排布支承柱時(shí)，通常是哪里有空檔排布哪，并做到能大盡量大。但容易忽視一個(gè)很重要的問題：支承柱必須排布在模具引線框架有效壓印面下，然后才是能大盡量大，在不需要排支承柱的地方排了支承柱，不但不能改善溢料，反而在不能溢料的地方溢料。而且，上下模支承柱排布時(shí)應(yīng)盡量排在同一位

12、置，只有這樣才能更有效改善溢料、杜絕溢料，如圖4所示。圖4 支撐柱排布圖3.5 支承柱高度值支承柱排布時(shí)，有時(shí)受塑封模頂桿排布位置等條件限制，有些地方支承柱無法排大，結(jié)果支承柱大小不一，模具調(diào)試時(shí)小支承柱處產(chǎn)生溢料。以前的做法是加墊片，墊一點(diǎn)，試一模，看一下結(jié)果，不溢料即可。這樣不但浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間，而且影響了交貨期和公司聲譽(yù)，況且有的客戶不允許加墊片?？筛鶕?jù)虎克定律計(jì)算出在合模狀態(tài)下小支承柱與大支承柱壓縮變形值，然后根據(jù)變形量不同，在配磨支承柱時(shí)預(yù)先將小支承柱高度尺寸高出。根據(jù)虎克定律1：L (1)L桿件變形量，；F桿件所受外力，N；L桿件原長度，；E材料的彈性模量，GPa；A桿件的橫截面面積，cm2。例如當(dāng)合模壓力為1500kN，支承柱40根時(shí)，一個(gè)16mm下支承柱產(chǎn)生變形量：L為0.07×10-3m；一個(gè)40mm下支承柱產(chǎn)生變形量：L為0.01×10-3m。2種支承柱變形量相差0.06，與已往調(diào)試模具時(shí)小支承柱所加墊片厚度是一致的。在配磨支承柱時(shí)，按事先核算好的高度設(shè)計(jì)取值、加工，定能收到事半功倍的效果。3.6 引線框架精度引線框架精度高低也是塑封模開模成功與否的關(guān)鍵，一般嚴(yán)格控制要求客戶提供合格的引線框架供開模、生產(chǎn)，提前規(guī)避模具溢料等各種缺陷產(chǎn)生。4 結(jié)論經(jīng)過多年的摸索