半導(dǎo)體集成電路封裝成型技術(shù)及去飛邊毛刺、上焊錫流程介紹！

芯片在互連完成之后就到了封裝的步驟，即將芯片與引線框架“包裝”起來(lái)。這種成型技術(shù)有金屬封裝、塑料封裝、陶瓷封裝等，從成本的角度和其他方面綜合考慮，塑料封裝是最為常用的封裝方式，它占據(jù)了90%左右的市場(chǎng)。

塑料封裝的成型技術(shù)有多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)（Transfer Molding）、噴射成型技術(shù)（Inject Molding）、預(yù)成型技術(shù)（Premolding）等，但最主要的成型技術(shù)是轉(zhuǎn)移成型技術(shù)。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物（Thermosetting Polymer）。今天 【科準(zhǔn)測(cè)控】 小編就來(lái)介紹一下半導(dǎo)體芯片封裝的轉(zhuǎn)移成型技術(shù)以及芯片去飛邊毛刺、上焊錫流程，一起往下看吧！

1、成型技術(shù)

所謂的熱固性聚合物是指低溫時(shí)聚合物是塑性的或流動(dòng)的，但將其加熱到一定溫度時(shí)，即發(fā)生所謂的交聯(lián)反應(yīng)（Cross-Linking），形成剛性固體。若繼續(xù)將其加熱，則聚合物只能變軟而不可能熔化、流動(dòng)。

在塑料封裝中使用的典型成型技術(shù)的工藝過程如下，將已貼裝芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中，將塑封的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度9095℃之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī)的轉(zhuǎn)移罐中。在轉(zhuǎn)移成型活塞的壓力下，塑封料被擠壓到澆道中，經(jīng)過澆口注人模腔（在整個(gè)過程中，模具溫度保持在170175℃）。塑封料在模具中快速固化，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓，使得模塊達(dá)到一定硬度，然后用頂桿頂出模塊，成型過程就完成了。

用轉(zhuǎn)移成型法密封IC芯片有許多優(yōu)點(diǎn)技術(shù)和設(shè)備都比較成熟，工藝周期短，成本低，幾乎沒有后整理方面的問題，適合于大批量生產(chǎn)。當(dāng)然，它也有一些明顯的缺點(diǎn)塑封料的利用率不高（在轉(zhuǎn)移罐、壁和澆道中的材料均無(wú)法重復(fù)利用，約有20%~40%的塑封料被浪費(fèi)），使用標(biāo)準(zhǔn)的框架材料，對(duì)于擴(kuò)展轉(zhuǎn)移成型技術(shù)至較先進(jìn)的封裝技術(shù)（如TAB）不利，對(duì)于高密度封裝有限制。

轉(zhuǎn)移成型技術(shù)的設(shè)備包括加熱器、壓機(jī)、模具和固化爐。在高度自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備中，產(chǎn)品的預(yù)熱、模具的加熱和轉(zhuǎn)移成型操作都在同一臺(tái)機(jī)械設(shè)備中完成，并由計(jì)算機(jī)實(shí)施控制。目前，轉(zhuǎn)移成型技術(shù)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，預(yù)熱、框架帶的放置、模具放置等工序都可以達(dá)到完全自動(dòng)化，塑封料的預(yù)熱控制、模具的加熱和塑封料都由計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程控制完成，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高。

對(duì)于大多數(shù)塑封料而言，在模具中保壓幾分鐘后，模塊的硬度足可以達(dá)到要求并頂出，但是，聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以，促使材料全部固化以到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高元器件可靠性是十分重要的。后固化是提高塑封料聚合度必需的工藝步驟，一般后固化條件為170175℃，24h。目前，也發(fā)展了一些快速固化的塑封料，在使用這些材料時(shí)可以省去后固化工序，提高生產(chǎn)效率。

2、去飛邊毛刺

封膠完后需先將引線架上多余的殘膠去除，并且經(jīng)過電鍍以增加外引腳的導(dǎo)電性及抗氧化性，而后再進(jìn)行剪切成型。若是塑封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（Flash）或是飛邊毛刺（Flash and Strain）。造成溢料或毛刺的原因很復(fù)雜，一般認(rèn)為是與模具設(shè)計(jì)、注模條件及塑封料本身有關(guān)。毛刺的厚度一般要薄于10μm，它給后續(xù)工序如切筋打彎等工序帶來(lái)麻煩，甚至?xí)p壞機(jī)器。因此，在切筋打彎工序之前，要進(jìn)行去飛邊毛刺（Deflash）工序。

隨著模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)以及嚴(yán)格控制注模條件，毛刺問題越來(lái)越少了。在一些比較先進(jìn)的封裝工藝中，已不需要再進(jìn)行去飛邊毛刺的工序了。

去飛邊毛刺工序工藝主要有介質(zhì)去飛邊毛刺（Media Deflash）、溶劑去飛邊毛刺（Solvent Deflash）、水去飛邊毛刺（Water Deflash）。另外，當(dāng)溢出塑封料發(fā)生在引線架堤壩（Dam Bar）背后時(shí)，可用切除（Dejunk）工藝。其中，介質(zhì)和水去飛邊毛刺的方法用得最多。用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料如粒狀塑料球和高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過程中，介質(zhì)會(huì)將引線架引腳的表面輕微擦毛，這將有助于焊料和金屬引線架的粘連。在以前曾用天然的介質(zhì)，如粉碎的胡桃殼和杏仁核，但由于它們會(huì)在引線架表面殘留油性物質(zhì)而被放棄。

用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來(lái)沖擊模塊，有時(shí)也會(huì)將研磨料和高壓水流一起使用。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。溶劑包括N-甲基吡咯烷酮（NMP）或雙甲基呋喃（DMF）。

3、上焊錫

封裝后引線架外引腳的后處理可以是電鍍（Solder Plating）或是浸錫（Solder Dipping）工藝，該工序是在引線架引腳上做保護(hù)性鍍層，以增加其可焊性。

電鍍目前都是在流水線式的電鍍槽中進(jìn)行，包括首先進(jìn)行清洗，再在不同濃度的電鍍槽中進(jìn)行電鍍，然后沖洗、吹干，最后放入烘箱中烘干。浸錫首先也是清洗工序，然后將預(yù)處理后的器件在助焊劑中浸泡，再浸入熔融鉛錫合金鍍層（63%Sn-37%Pb）。工藝流程為：去飛邊→去油→去氧化物→浸助焊劑→熱浸錫→清洗→烘干。

比較這兩種方法，浸錫容易引起鍍層不均勻，一般是由于熔融焊料的表面張力的作用使得浸錫部分中間厚、邊上薄。而電鍍的方法會(huì)造成所謂“狗骨頭”（Dog-Bone）的問題，即角周圍厚、中間薄，這是因?yàn)樵陔婂兊臅r(shí)候容易造成電荷聚集效應(yīng)。更大的問題是電鍍液容易造成離子污染。

焊錫的成分一般是63%Sn-37%Pb，這是一種低共熔合金，其熔 銀的活化點(diǎn)在183~184℃之間。也有用成分為85%Sn-15%Pb、90%Sn-10%Pb、95%Sn-5%Pb的，有的日本公司甚至用98%Sn-2%Pb的焊料。減少鉛的用量，主要是對(duì)于環(huán)境的考慮，因?yàn)殂U對(duì)環(huán)境的影響正日益引起人們的高度重視。而鍍鈀工藝則可以避免鉛對(duì)環(huán)境污染的問題。但是，由于通常鈀的黏性不太好，需要先鍍一層較厚的、較密的、富鎳的阻擋層，鈀層的厚度僅為76μm（3mil）。由于鈀層可以承受成型溫度，因此可以在成型之前完成引線架的上焊錫工藝。并且，鈀層對(duì)于芯片粘結(jié)和引線鍵合都適用，可以避免在芯片粘結(jié)和引線鍵合之前必須對(duì)芯片焊盤和引線架內(nèi)引腳進(jìn)行選擇性鍍銀（以增加其粘結(jié)性），因?yàn)殄冦y時(shí)所用的電鍍液中含有氰化物，給安全生產(chǎn)和廢物處理帶來(lái)麻煩。(典型電鍍工藝流程如圖2-14所示。)

科準(zhǔn)測(cè)控W260推拉力測(cè)試機(jī)

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審核編輯 黃宇