电子元件的塑封和电子级环氧模塑料（四）

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四、电子级环氧模塑料的成型工艺及产品考核标准

1.工艺过程及其工艺条件
环氧模塑料成型是采用传递模塑成型方法。模塑成型工艺见图5-8。由于环氧模塑料含潜伏性固化剂，需要冷藏储存。因此，为了使温度稳定化，在使用前24h，必须把模塑料从冷库（0～10℃）中取出，保持包装密合，使模塑料恢复至室温（20～25℃）。为使湿度稳定化，在模塑前1～4h打开包装，并置于通干燥空气或干燥氮气的装置中。开始模塑后，要求在72h内用完，并且不能用手直接接触模塑料。如果没有用完，需重新密封包装冷藏。再次使用时，温度和湿度稳定化后24h内必须用完。
在进行传递模塑时，模塑料首先要进行预热，一般使用高频预热机预热。预热时间为20～40s（根据预热机），预热温度为75～85℃（预热温度为料饼表面温度而不是料饼内侧温度）。进行传递模塑时，为保证产品质量，首先要检查下列参数：模具表面、模具温度、传递压力、传递速度/时间、合模压力、固化时间、料饼重量。
+ {) v/ v' g/ J9 g5 x3 j（1）首先要检查模具表面，要清洁，不能有污点，排气孔要通畅，否则要进行清模。
（2）模具温度的检查要使用表面温度计。检查的部位包括上下模、每个热控制区的若干点，中央位置及周边位置。各个位置的温差不能过大。
（3）传递压力检查时要注意计示压力与实际压力的区别。定期用压力计检查实际压力。为防止压力损失，柱塞头和传递料简要定期更换。
2 j  r( ^& O' H2 M) L! z4 ^

P0=（A×P）/A0

式中  A———压头截面积；
A0———柱塞截面积；
P———计示压力；
P0———实际压力。
! j% C$ L( s8 r（4）传递速度由传递距离和传递时间来计算

传递速度=传递距离/传递时间

传递距离L=料饼体积/料筒截面积=（πγ2hn）/（πR2）

9 y9 K& Y( w- ?+ `) i- Q式中  2r———料饼直径；
h———料饼高度；
n———料饼数量；
3 v* \0 Z' Q( F) g1 u! _8 P- ~2R———料简直径。
' L# I$ r3 M7 B2 l# k' C" K- P

7 w0 U% g# c7 R+ p$ B（5）传递时间   首先决定没有沉积料饼的传递时间（A），然后检查有料饼时的传递时间（B），调整传递时间A在（B+1）至（B-5）s范围内。
) H( n9 _, \. j7 \6 @5 J（6）注意调整料饼重量，以获得适当的残胶厚度（见图5-9）。如果太厚，会造成模塑料的浪费，太薄容易造成填充不完全，产生气孔或漏封。
% n( V( `9 w% ]) O4 t4 ^8 N, _: A, Y

' L! L& W2 O7 i, o0 r8 ^- C典型的塑封工艺条件见表5-19。
& Q. y% `4 X! e5 F7 a/ j4 L2.塑封常见工艺问题及其解决方法
7 L7 U" T( k( u

（1）未填充未填充主要有两种情况：有趋向性未填充和随机性未填充。有趋向性未填充主要是由于封装工艺与环氧模塑料的性能参数不匹配造成的。主要有以下原因及解决方法：
1）不合适的模具温度，应在规范内升高或降低模具温度。
* D4 I3 i& h: i. ]' Y2）不合适的预热温度，应增加或减少预热时间。
3）注塑速度太慢，应加快注塑速度。
9 \* r. h$ E1 S7 Y$ M+ C4 j4）注塑压力太低，应增加注塑压力。
) m+ M6 r! w( ^$ p2 y3 p5）由于保管不当或过期，模塑料的流动性下降，黏度太大或凝胶化时间太短，应使用流动性合适的模塑料，并妥善保管。
! E; @+ A: y: o) x当未填充为随机性时，主要有以下原因及解决方法：
) k: H3 f# {3 _2 m1 ]5 }1）模具清洗不当，排气孔或进料口被粒子堵塞，应清洗模具。
$ Z( J5 ^3 w7 c- `3 ~# K( V; Q4 [2）模塑料中不溶性杂质太大，堵塞进料口，应换品质良好的模塑料。
3 d( m1 J! @6 l+ {; s3）模具进料口太小，应增加进料口尺寸。
6 \4 V3 m7 K4 d5 T6 y# o. U' ?（2）粘模主要有以下原因及解决方法：
6 k9 V+ w8 j/ O* g$ r; _1 W1）模具沾污，应清洗模具。
' b8 b4 Y( e# @4 ]2）更换模塑料种类，应清洗模具。
3）模具温度过低，应在规范内升高模具温度。
9 n- E0 k, @) g( ]+ j- Y% x（3）溢料环氧模塑料的溢料是通过塑封模具与引线框架之间的“缝口”的“树脂流动”而造成的，溢料会导致浸焊外观不良。
根据流体力学公式，下列公式表示封装时通过缝口树脂的量（Q）。
7 a/ P1 U, G6 }8 A- l% s  e4 L

Q∝（ωd3）·△P/（ηL）

式中  ω———缝口宽度；
8 [0 R' P$ Z7 ~; d: p. C: Xd———缝口厚度；
& r/ n9 ^, f/ {+ U& B! iL———缝口长度；
△P———缝口内外压力差；
# b, L' }0 G/ t/ Nη———树脂熔融黏度。
因此，为使树脂溢料（Q）最小化，可以采取降低注塑压力从而降低△P，提高模具精度或提高合模压力以降低缝口厚度d和增大树脂熔融黏度来解决。因此溢料主要有以下原因及解决方法：
1）合模压力太低，应增加合模压力。
- ^# M( t7 W6 C5 w8 h2）注塑压力太高，应降低注塑压力。
; s- ?. q6 u% R8 m; I3）上一模的溢料残留，应清洗干净溢料残留。
3 J8 Q% ]: M! F5 b4）使用的模塑料本身流动性太大，抗溢料能力差，应使用熔融黏度较高的环氧模塑料，提高触变性和提高反应性，使用抗溢料好的模塑料，同时降低预热温度。
2 b, V/ E' `3 t) [# F7 A  ]（4）蛇眼   主要原因为注塑速度太快，应降低注塑速度。
（5）金线冲歪或冲断
' \% _# W& d$ g4 {) z1）不当的注塑速度，应减慢或增加注塑速度。
2）不适当的预热温度，应增加或减少预热时间。
3）模塑料的流动性太差，改用流动性好的模塑料。
+ I# z4 O; Q% B/ U（6）水泡状物
1）材料中含水气，会导致水泡状物产生。应遵守操作条件，防止模塑料吸潮。
2）空气进入。应使用适当尺寸的料饼，料饼尺寸最好和注塑料筒的尺寸相同或略小，否则料饼与注塑腔之间的空气进入模腔。使用较慢的注塑速度或较大的注塑压力，可减少水泡状缺陷发生。
（7）气孔在塑封产品中，气孔是最常见的缺陷，根据气孔在塑封体上产生的部位可以将其分为内部气孔和外部气孔。气孔不仅严重影响塑封料体的外观，而且直接影响塑封器件的可靠性，尤其是内部气孔更应重视。气孔是由模塑过程中环氧模塑料中夹带的空气及料腔中的气体没有完全排出造成的。它主要与环氧模塑料的流动性、挥发物含量、料饼密度、料饼直径、成型工艺条件等因素有关。
% x; ~5 ?/ x( S如果模塑料中的挥发物含量太高，在模塑过程中又不能及时排出，就会在塑封体表面和内部形成气孔。因此要尽量降低环氧模塑料本身原材料中挥发物的含量，防止生产、贮存、运输、使用过程中吸潮，模塑料从冷库中取出回温时要严格按要求去做。
& }7 Q3 E2 P* l! C/ a9 @2 C模塑料料饼打饼密度太低或料饼直径与注塑料筒尺寸不匹配，会带人大量的空气，气体如果不能及时排出，就会形成气孔。因此料饼打饼密度要高，一般要求是成型后密度的80%～95%。要选择直径与注塑料筒相匹配的料饼。
环氧模塑料的流动性必须与塑封工艺参数相匹配，若产生气孔，按下列方法调节。
1）不适当的模具温度，应降低模具温度。
2）注塑速度太快，应降低注塑速度。
3）不适当的预热速度。应上升或降低预热温度。
  c  U/ M9 h! y% l- U! O+ d4）注塑压力太低，应增加注塑压力。
5）模具清洗不适当，应清洗模具的排气孔。
- Z) q! ?$ o; }; o6）材料本身的流动性太强，应使用流动性适中的模塑料，或减少预热时间。
3.塑封产品的考核方法、条件及其分级
（1）环氧模塑料的成型性能考核环氧模塑料的成型性能包括流动性能、固化性能、沾污性能及打印性能等四方面内容，见表5-20。

% N- B0 B  N* _. K6 G（2）环氧模塑料的可靠性水平的评估标准及方法见表5-21。

（3）其他可靠性试验方法见表5-22。