解讀EMC封裝成形常見缺陷及其對策

塑料封裝以其獨(dú)特的優(yōu)勢而成為當(dāng)前微電子封裝的主流，約占封裝市場的95%以上。塑封產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，也為塑料封裝帶來了前所未有的發(fā)展，但是幾乎所有的塑封產(chǎn)品成形缺陷問題總是普遍存在的，也無論是采用先進(jìn)的傳遞模注封裝，還是采用傳統(tǒng)的單注塑模封裝，都是無法完全避免的。相比較而言，傳統(tǒng)塑封模成形缺陷幾率較大，種類也較多，尺寸越大，發(fā)生的幾率也越大。塑封產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣主要由四個方面因素來決定：A、EMC的性能，主要包括膠化時間、黏度、流動性、脫模性、粘接性、耐濕性、耐熱性、溢料性、應(yīng)力、強(qiáng)度、模量等；B、模具，主要包括澆道、澆口、型腔、排氣口設(shè)計與引線框架設(shè)計的匹配程度等；C、封裝形式，不同的封裝形式往往會出現(xiàn)不同的缺陷，所以優(yōu)化封裝形式的設(shè)計，會大大減少不良缺陷的發(fā)生；D、工藝參數(shù)，主要包括合模壓力、注塑壓力、注塑速度、預(yù)熱溫度、模具溫度、固化時間等。

　　下面主要對在塑封成形中常見的缺陷問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)有效可行的解決辦法與對策。

　　1.封裝成形未充填及其對策

　　封裝成形未充填現(xiàn)象主要有兩種情況：一種是有趨向性的未充填，主要是由于封裝工藝與EMC的性能參數(shù)不匹配造成的；一種是隨機(jī)性的未充填，主要是由于模具清洗不當(dāng)、EMC中不溶性雜質(zhì)太大、模具進(jìn)料口太小等原因，引起模具澆口堵塞而造成的。從封裝形式上看，在DIP和QFP中比較容易出現(xiàn)未充填現(xiàn)象，而從外形上看，DIP未充填主要表現(xiàn)為完全未充填和部分未充填，QFP主要存在角部未充填。 未充填的主要原因及其對策：

　　(1)由于模具溫度過高，或者說封裝工藝與EMC的性能參數(shù)不匹配而引起的有趨向性的未充填。預(yù)熱后的EMC在高溫下反應(yīng)速度加快，致使EMC的膠化時間相對變短，流動性變差，在型腔還未完全充滿時，EMC的黏度便會急劇上升，流動阻力也變大，以至于未能得到良好的充填，從而形成有趨向性的未充填。在VLSI封裝中比較容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象，因?yàn)檫@些大規(guī)模電路每模EMC的用量往往比較大，為使在短時間內(nèi)達(dá)到均勻受熱的效果，其設(shè)定的溫度往往也比較高，所以容易產(chǎn)生這種未充填現(xiàn)象。) 對于這種有趨向性的未充填主要是由于EMC流動性不充分而引起的，可以采用提高EMC的預(yù)熱溫度，使其均勻受熱；增加注塑壓力和速度，使EMC的流速加快；降低模具溫度，以減緩反應(yīng)速度，相對延長EMC的膠化時間，從而達(dá)到充分填充的效果。

　　(2)由于模具澆口堵塞，致使EMC無法有效注入，以及由于模具清洗不當(dāng)造成排氣孔堵塞，也會引起未充填，而且這種未充填在模具中的位置也是毫無規(guī)律的。特別是在小型封裝中，由于澆口、排氣口相對較小，所以最容易引起堵塞而產(chǎn)生未充填現(xiàn)象。對于這種未充填，可以用工具清除堵塞物，并涂上少量的脫模劑，并且在每模封裝后，都要用刷子將料筒和模具上的EMC固化料清除干凈。

　　(3)雖然封裝工藝與EMC的性能參數(shù)匹配良好，但是由于保管不當(dāng)或者過期，致使EMC的流動性下降，黏度太大或者膠化時間太短，均會引起填充不良。其解決辦法主要是選擇具有合適的黏度和膠化時間的EMC，并按照EMC的儲存和使用要求妥善保管。

　　(4)由于EMC用量不夠而引起的未充填，這種情況一般出現(xiàn)在更換EMC、封裝類型或者更換模具的時候，其解決辦法也比較簡單，只要選擇與封裝類型和模具相匹配的EMC用量，即可解決，但是用量不宜過多或者過少。

　　2、封裝成形氣孔及其對策

　　在封裝成形的過程中，氣孔是最常見的缺陷。根據(jù)氣孔在塑封體上產(chǎn)生的部位可以分為內(nèi)部氣孔和外部氣孔，而外部氣孔又可以分為頂端氣孔和澆口氣孔。氣孔不僅嚴(yán)重影響塑封體的外觀，而且直接影響塑封器件的可靠性，尤其是內(nèi)部氣孔更應(yīng)重視。常見的氣孔主要是外部氣孔，內(nèi)部氣孔無法直接看到，必須通過X射線儀才能觀察到，而且較小的內(nèi)部氣孔Bp使通過x射線也看不清楚，這也為克服氣孔缺陷帶來很大困難。那么，要解決氣孔缺陷問題，必須仔細(xì)研究各類氣孔形成的過程。但是嚴(yán)格來說，氣孔無法完全消除，只能多方面采取措施來改善，把氣孔缺陷控制在良品范圍之內(nèi)。

　　從氣孔的表面來看，形成的原因似乎很簡單，只是型腔內(nèi)有殘余氣體沒有有效排出而形成的。事實(shí)上，引起氣孔缺陷的因素很多，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：A、封裝材料方面，主要包括EMC的膠化時間、黏度、流動性、揮發(fā)物含量、水分含量、空氣含量、料餅密度、料餅直徑與料簡直徑不相匹配等；B、模具方面，與料筒的形狀、型腔的形狀和排列、澆口和排氣口的形狀與位置等有關(guān)；C、封裝工藝方面，主要與預(yù)熱溫度、模具溫度、注塑速度、注塑壓力、注塑時間等有關(guān)?！　≡诜庋b成形的過程中，頂端氣孔、澆口氣孔和內(nèi)部氣孔產(chǎn)生的主要原因及其對策：

　　(1)、頂端氣孔的形成主要有兩種情況，一種是由于各種因素使EMC黏度急劇-上升，致使注塑壓力無法有效傳遞到頂端，以至于頂端殘留的氣體無法排出而造成氣孔缺陷；一種是EMC的流動速度太慢，以至于型腔沒有完全充滿就開始發(fā)生固化交聯(lián)反應(yīng)，這樣也會形成氣孔缺陷。解決這種缺陷最有效的方法就是增加注塑速度，適當(dāng)調(diào)整預(yù)熱溫度也會有些改善。

　　(2)、澆口氣孔產(chǎn)生的主要原因是EMC在模具中的流動速度太快，當(dāng)型腔充滿時，還有部分殘余氣體未能及時排出，而此時排氣口已經(jīng)被溢出料堵塞，最后殘留氣體在注塑壓力的作用下，往往會被壓縮而留在澆口附近。解決這種氣孔缺陷的有效方法就是減慢注塑速度，適當(dāng)降低預(yù)熱溫度，以使EMC在模具中的流動速度減緩；同時為了促進(jìn)揮發(fā)性物質(zhì)的逸出，可以適當(dāng)提高模具溫度。

　　(3)、內(nèi)部氣孔的形成原因主要是由于模具表面的溫度過高，使型腔表面的EMC過快或者過早發(fā)生固化反應(yīng)，加上較快的注塑速度使得排氣口部位充滿，以至于內(nèi)部的部分氣體無法克服表面的固化層而留在內(nèi)部形成氣孔。這種氣孔缺陷一般多發(fā)生在大體積電路封裝中，而且多出現(xiàn)在澆口端和中間位置。要有效的降低這種氣孔的發(fā)生率，首先要適當(dāng)降低模具溫度，其次可以考慮適當(dāng)提高注塑壓力，但是過分增加壓力會引起沖絲、溢料等其他缺陷，比較合適的壓力范圍是8～10Mpa。

　　3、封裝成形麻點(diǎn)及其對策

　　在封裝成形后，封