半导体器件塑封抽真空装置
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半导体器件塑封抽真空装置
作者:刘驯 张伟洪
来源:《电子世界》2012年第15期
【摘要】本文主要介绍一种结构简单,易制作的半导体器件塑封抽真空装置,通过抽真空
装置,可使产品在真空工艺条件下成形,提升其成品率。
【关键词】塑封;塑封机;模具;真空
1.引言
作为半导体分立器件产品,为了有效保护其芯片和内部焊接引线,需要使用环氧树脂把焊
接在引线框架上的芯片和引线进行封装,形成一个坚硬保护体。然而某些产品(如SOT-
186A,SOD-113等)因对其性能有特别的要求,使其载芯板背面环氧树脂保护层厚度只有
0.3MM左右。在这条件下,应用传统的封装工艺生产,其成品率低。产品外观缺陷主要体现
在塑封体背面针孔、树脂填充不良和高压测试耐压值低等缺点。所以通过提供一种结构简单,
易制作的半导体器件塑封抽真空装置,通过抽真空装置,可使产品在真空工艺条件下成形,提
升其成品率。
2.技术方案
2.1 抽真空装置结构
半导体器件塑封抽真空装置,包括有塑封机,塑封机上设有塑封模具,塑封模具合模后可
形成密封空间,一真空容器罐通过真空管道连通塑封模具合模后形成的密封空间,于真空管道
上设有抽气阀、放气阀及真空压力表,真空压力表通过压力信号线连接塑封机进行信号控制;
真空容器罐与真空泵一起安装在一可移动的真空机壳体内,且模具与真空容器罐的管道上加装
有空气过空气过滤器,防止模具中废料吸入真空容器罐内部。(见图1)
2.2 控制系统
为了使抽真空装置能够真正发挥应有的作用,控制抽真空装置的开启和关闭的时间关键最
为关键,最好做法就是将抽真空机和塑封压机的控制系统进行联机,实现自动控制,既能保证
产品质量又简化了操作程序,消除人为控制因素的影响。通过分析抽真空装置工作特点并结合
塑封压机的工作时序,本着“简化操作、减少人为失误”的设计原则,充分利用塑封压机在工作
过程中所输出的一些控制信号,设计了一个“自动抽真空控制原理图”(图2),将抽真空机和
塑封压机的控制系统进行联机。
该控制线路,除了利用塑封机原自身具有的一些配件以外,增加了R1继电器、T1、T2两
个时间继电器和S1、S2电磁阀。利用这些增加的电器元件,使压机的控制线路和抽真空机的
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控制线路很好的结合起来。首先,将抽真空泵的电机电源并到塑封压机的油泵电机上,其好处
是在启动压机电机开始进行塑封作业的同时启动抽真空泵,不须单独启动抽真空泵,避免因人
为原因而忘记打开抽真空泵,真正达到防错的效果;当合模到模具完全闭合并产生合模低压
(这时候合模压力一般可以达到70Kg/cm2),压机的低压开关将会闭合,增加的R1继电器随
即闭合使抽真空阀门打开,在同一时间R1的常闭触点将被断开,使S2卸荷阀断电,切断模具
内部与外界连通的气路,把模具内部与外部完全隔离。这时候抽真空泵开始把模具内部的空气
往外抽,当继续加压达到合模高压点的时候(这时候合模压力一般达到150Kg/cm2),压机的
高压开关闭合;按照一般的MGP模的塑封作业过程,高压开关一闭合即会自动执行注塑的动
作;但在这个控制线路里面,我们先把高压开关的输出信号接到时间继电器T1上,等T1设定
时间达到以后,再同时向时间继电器T2和注塑电磁阀S3供电。T1的主要作用就是对注塑电
磁阀的执行信号进行延时(可根据抽真空的速度进行调整,一般设定在5秒左右),因为合模
压力在加压的过程从低压到高压只有很短的时间,一般只有2-3秒的时间,在这么短的时间内
是很难把真空度抽到能够达到要求的,所以必须适当的延长一点时间后才能进行注塑,这样才
能保证注塑的质量。而T2的作用则是控制在注塑过程持续抽真空的时间。整个塑封注塑周期
是120秒,在树脂粉注满每一个型腔并定型后(一般是40-50秒),抽真空将不起到什么作
用,而且如果整个注塑周期都持续抽真空的话,那么抽真空机将会由于长时间抽取模具里面的
热气而导致泵体和电机过热,影响密封件和泵体的使用寿命。所以在开始注塑的同时T2便开
始计时,达到设定时间后其常闭触头将会动作,断开R1电源,使抽真空阀断电停止抽气,同
时R1断电后其常闭触头复位,接通卸荷阀电源,把模具内部与外部大气连通,实现开模前的
减压。
3.结束语
增加抽真空装置后,操作人员只要按照操作普通模具的作业方法启动和操作设备,而不需
要附加任何动作,操作极其简便,产品在真空工艺条件下成形,其外观质量也得到有力保障。
参考文献
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封料[J].江苏化工.市场七日讯,1982(01).
[2]石英学.噪声用于半导体大功率激光器及双极晶体管可靠性研究[D].吉林大学,2006.
作者简介:
刘驯(1960—),广东潮安人,大学专科,工程师,现供职于汕头华汕电子器件有限公
司,研究方向:半导体封装技术。