集成電路多注射頭塑封模具介紹

1、<p>　　集成電路多注射頭塑封模具介紹</p><p>　　概 述 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣的上升推動(dòng)著國(guó)內(nèi)封裝技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)的半導(dǎo)體制造業(yè)正慢慢進(jìn)入成熟階段，超高速計(jì)算機(jī)、數(shù)字化視聽(tīng)、移動(dòng)通訊和便攜式電子機(jī)器的火爆出現(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。封裝形式的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致封裝

2、模具應(yīng)用技術(shù)不斷提高，傳統(tǒng)的單注射頭封裝模已滿足不了封裝要求。模具結(jié)構(gòu)由單缸?！嘧⑸漕^封裝模具——集成電路自動(dòng)封裝系統(tǒng)方向發(fā)展，下面就多注射頭塑封模具的特點(diǎn)做一概括介紹。 </p><p>　　1 與傳統(tǒng)塑封模具性能對(duì)比 </p><p>　　多注射頭塑封模與傳統(tǒng)單缸模相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　(1)采用等流長(zhǎng)沖填，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 </p&

3、gt;<p>　　單缸模具采用一個(gè)加料腔注射，樹(shù)脂由近到遠(yuǎn)先后充填型腔、由于環(huán)氧樹(shù)脂須在高溫高壓下在一定的時(shí)間范圍內(nèi)快速充滿型腔，樹(shù)脂在充填過(guò)程中由粘流態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變，流動(dòng)性能逐漸變差，在流道末段的型腔壓力損耗大，型腔內(nèi)樹(shù)脂成型條件惡劣、因此在遠(yuǎn)離加料腔的產(chǎn)品易出現(xiàn)氣泡、氣孔、注不滿、金絲沖彎率超標(biāo)等現(xiàn)象，模具成型工藝調(diào)整范圍窄。 </p><p>　　多注射頭模具則可有效避免此現(xiàn)象，它采用多個(gè)加料

4、腔同步注射，樹(shù)脂同時(shí)充填型腔，制品封裝質(zhì)量高，封裝工藝穩(wěn)定，成型工藝調(diào)整范圍寬。但多注射頭模具需解決多個(gè)注射頭同步工作時(shí)，因每個(gè)加料腔中樹(shù)脂體積誤差造成的沖填疏松問(wèn)題，因?yàn)橐话闼芊饬显诖蝻灪笾亓空`差為±0.2克, 如比重為2.0克/cm3,直徑為φ13mm的小樹(shù)脂其對(duì)應(yīng)φ14mm的料筒在注射后，料筒中樹(shù)脂殘留將有1.3mm的高低差。如果注射頭設(shè)置為剛性結(jié)構(gòu)則樹(shù)脂體積多的料筒對(duì)應(yīng)的型腔能充滿，而樹(shù)脂體積少的料筒對(duì)應(yīng)的型腔則會(huì)出現(xiàn)

5、產(chǎn)品疏松的問(wèn)題，因此多注射頭模具的每個(gè)注射頭下一般設(shè)置彈簧或液壓的緩沖機(jī)構(gòu)以解決剛性注射問(wèn)題。 </p><p>　　(2)樹(shù)脂利用率高 </p><p>　　多注射頭模具流道短，流道截面積小，如果做同一種產(chǎn)品，相對(duì)傳統(tǒng)單缸模具而言，則多注塑頭模具使用樹(shù)脂利用率高，可為客戶節(jié)約成本。 </p><p><b>　　(3)生產(chǎn)效率高 </b>&l

6、t;/p><p>　　多注射頭模具采用免預(yù)熱型小直徑樹(shù)脂(Φ10～Φ18)，而單缸模具采用預(yù)熱型大直徑樹(shù)脂(Φ35～Φ58)，因此樹(shù)脂成型固化時(shí)間差異較大，一般多注射頭模具為60～90秒，而單缸模具為120～180秒，因此生產(chǎn)效率提高了一倍以上，滿足封裝廠家對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的不斷追求。 </p><p>　　(4)型腔更換維護(hù)方便 </p><p>　　單缸模的模盒與模

7、板之間采用銷(xiāo)釘與螺釘進(jìn)行固定，如型腔損壞更換，拆裝時(shí)間較長(zhǎng)，一般在5小時(shí)左右。而多注射頭塑封模的模盒與模板之間一般采用導(dǎo)軌固定，如型腔損壞只需將模盒從導(dǎo)軌中抽屜一般抽出即可，更換維護(hù)時(shí)間在1.5小時(shí)左右。 </p><p>　　綜上所述將二種模具性能對(duì)比列表如下： </p><p>　　傳統(tǒng)單缸模與多注射頭模具性能對(duì)比 </p><p><b>　　<

8、;/P</b></p><p>　　2 多注射頭模具注射壓力的設(shè)定 </p><p>　　一般我們需要通過(guò)塑封樹(shù)脂的特性確定塑封時(shí)的實(shí)際壓力，從而計(jì)算出壓機(jī)設(shè)定的表頭壓力。因?yàn)槊扛倍嘧⑸漕^模具的注射油缸大小、數(shù)量及注射頭的大小、數(shù)量不同，及機(jī)械損失和壓力表誤差等影響，因此要進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算來(lái)設(shè)定壓機(jī)的表頭壓力，從而滿足塑封工藝參數(shù)的需要。 </p><p>

9、;<b>　　計(jì)算公式如下： </b></p><p>　　Pc=壓機(jī)表頭壓力 (kg/cm2)，Np=注射頭數(shù)量，Dp=注射頭直徑 (cm)，Nc=注射油缸數(shù)量， </p><p>　　Dc=注射油缸缸徑 (cm)，Pp=包塑時(shí)樹(shù)脂所需的成形壓力一般在60～120kg/cm2范圍內(nèi)，具體根據(jù)樹(shù)脂特性選定，1.1=安全系數(shù)。 </p><p>

10、　　例：當(dāng)注射頭數(shù)量為28個(gè)，直徑為φ14mm，油缸數(shù)量為1個(gè)，缸徑為φ120mm，樹(shù)脂成形壓力為100kg/cm2， </p><p><b>　　則表頭壓力= </b></p><p><b>　　3 模具系列 </b></p><p>　　為適應(yīng)不同產(chǎn)品的要求，多注射頭塑封模具目前有以下幾種結(jié)構(gòu)。 </p&g

11、t;<p>　　3.1 標(biāo)準(zhǔn)多注射頭塑封模具 </p><p>　　模具設(shè)置4組～8組模盒，每個(gè)模盒二條引線框架，加料腔設(shè)計(jì)在中心鑲件上，數(shù)量根據(jù)L/F特點(diǎn)設(shè)置，使用免預(yù)熱型小直徑樹(shù)脂。模盒采用快換式結(jié)構(gòu)，注射機(jī)構(gòu)快換，注射推板的平衡采用齒輪齒條及自潤(rùn)滑導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，油缸一般采用二個(gè)φ80mm缸徑的油缸。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)：料筒設(shè)置在下模模盒中;注射頭組件采用快換結(jié)

12、構(gòu);模盒快換。 </p><p>　　注射方式：下注式。 </p><p>　　注射動(dòng)力：下模內(nèi)置油缸。 </p><p>　　使用塑封料：免預(yù)熱型塑封料(直徑φ9～φ18)。 </p><p>　　適用產(chǎn)品：TSOP、QFP、SOT、SOP、BGA等中高檔產(chǎn)品。 </p><p>　　3.2 下中心澆道板式多注射頭塑

13、封模 </p><p>　　模具設(shè)置6組～8組模盒，每個(gè)模盒二條引線框架，加料腔設(shè)計(jì)在模具中心位置上，數(shù)量根據(jù)L/F特點(diǎn)設(shè)置，使用免預(yù)熱型小直徑樹(shù)脂。模盒與注射機(jī)構(gòu)一般不采取快換結(jié)構(gòu)，注射推板的平衡采用自潤(rùn)滑導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，油缸一般采用一個(gè)φ63mm缸徑的油缸。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)：料筒設(shè)置在下中心澆道板內(nèi)，注射頭座固定在注射推板上。 </p><p>　　注

14、射方式：下注式。 </p><p>　　注射動(dòng)力：下模內(nèi)置油缸。 </p><p>　　使用塑封料：免預(yù)熱型塑封料(直徑φ9～φ18)。 </p><p>　　適用產(chǎn)品：SOT、SOD、片鉭類、TR類產(chǎn)品。 </P</p><p>　　3.3 上中心澆道板式多注射頭塑封模 </p><p>　　模具一般設(shè)置6～8

15、組模盒，料筒設(shè)計(jì)在上模中心鑲件上，數(shù)量根據(jù)L/F特點(diǎn)設(shè)置，適用免預(yù)熱型小直徑樹(shù)脂。模盒采用快換式結(jié)構(gòu)，注射推板的平衡采用齒輪齒條及自潤(rùn)滑導(dǎo)滑塊結(jié)構(gòu)，模具內(nèi)無(wú)油缸，注射動(dòng)力來(lái)自壓機(jī)的注射油缸。使用注意事項(xiàng)：模具每次在升溫重新生產(chǎn)前，需通過(guò)上下模架二端邊擋塊的緊定螺釘將組件與澆道板頂死，確保封裝時(shí)鑲件與澆道板之間不溢料，防止產(chǎn)品X向錯(cuò)位。針對(duì)產(chǎn)品SOD、SOT、鉭電容等引線框架寬度較窄產(chǎn)品。 </p><p>　　結(jié)

16、構(gòu)：料筒設(shè)置在上中心澆道板內(nèi)，注射推板與壓機(jī)注射桿連接。 </p><p>　　注射方式：上注射式。 </p><p>　　注射動(dòng)力：壓機(jī)注射油缸。 </p><p>　　使用塑封料：免預(yù)熱型塑封料(直徑φ9～φ18)。 </p><p>　　適用產(chǎn)品：SOD、片鉭和TO類產(chǎn)品。 </p><p>　　3.4 大料餅多

17、注射頭封裝模具 </p><p>　　模具一般設(shè)置8組模盒，二個(gè)料筒，適用傳統(tǒng)單缸模用預(yù)熱型大直徑樹(shù)脂。模盒采用快換式結(jié)構(gòu)，注射推板的平衡采用齒輪齒條及自潤(rùn)滑導(dǎo)滑塊結(jié)構(gòu)，油缸一般采用二個(gè)φ80mm缸徑的油缸，行程70mm左右。使用注意事項(xiàng)：模具每次在升溫重新生產(chǎn)前，需通過(guò)上下模架二端邊擋塊的緊定螺釘將組件與澆道板頂死，確保封裝時(shí)鑲件與澆道板之間不溢料，防止產(chǎn)品X向錯(cuò)位。針對(duì)產(chǎn)品SOD、TO、DIP、鉭電容等單排產(chǎn)

18、品。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)：料筒設(shè)置在下中心澆道板內(nèi)，料筒數(shù)量在3只以下。 </p><p>　　注射方式：下注射式。 </p><p>　　注射動(dòng)力：下模內(nèi)置油缸。 </p><p>　　使用塑封料：普通預(yù)熱型塑封料(直徑φ35～φ58)。 </p><p>　　適用產(chǎn)品：TO類產(chǎn)品,如TO-92,TO3P,T

19、O263等。 </p><p><b>　　4 技術(shù)關(guān)鍵 </b></p><p>　　多注射頭模具注射推板的平衡;硬質(zhì)合金料筒、注射頭的壽命及注射動(dòng)力的平衡設(shè)計(jì)是多注射頭模具可靠、穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵，下面逐一介紹。 </p><p>　　4.1模具注射推板平衡機(jī)構(gòu) </p><p>　　多注射頭模具使用的穩(wěn)定性關(guān)鍵點(diǎn)之一在

20、于注射推板平衡機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定，由于多注射頭塑封模在高溫、多塵環(huán)境下工作，因此設(shè)計(jì)時(shí)一般采取齒輪、齒條嚙合的方式確保動(dòng)作順暢。如下圖 </p><p>　　4.2 硬質(zhì)合金料筒、注射頭的壽命 </p><p>　　注射頭、料筒硬質(zhì)合金材料優(yōu)選高耐磨、超細(xì)微顆粒的硬質(zhì)合金，既要考慮硬度也要考慮韌性，如我司開(kāi)始使用的富士F10材料就因?yàn)榇嘈暂^大，易出現(xiàn)崩裂問(wèn)題，壽命不高。后降低硬度改為F20后，

21、注射頭、料筒的使用壽命得到顯著提高;另外需強(qiáng)調(diào)注射頭連接內(nèi)螺紋孔加工的合理性，若采用燒結(jié)成型的螺紋，由于牙形角不規(guī)則，牙底尖角應(yīng)力集中，使用壽命較低，容易出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，因此要求注射頭內(nèi)螺紋采用電火花加工，牙底尖角圓弧過(guò)渡，則改善了注射頭因螺紋孔加工不規(guī)范造成拉傷現(xiàn)象的發(fā)生。</p><p>　　4.3 注射動(dòng)力的平衡設(shè)計(jì)(油路的平衡) </p><p>　　多注射頭模具的推板一般采用二個(gè)油

22、缸負(fù)責(zé)頂出與復(fù)位，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮油缸活塞同步上下，油路設(shè)計(jì)時(shí)不能采用串聯(lián)式進(jìn)油，而須采用并聯(lián)式進(jìn)油，確保注射推板受力平衡，工作穩(wěn)定。 </p><p><b>　　5 小結(jié) </b></p><p>　　通過(guò)本文的介紹，希望讀者能了解集成電路多注射頭封裝模具的概況及不同模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所適應(yīng)的產(chǎn)品種類。在目前大多數(shù)企業(yè)引進(jìn)海外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，我們更加關(guān)注如何推動(dòng)國(guó)內(nèi)