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1、集 成 电 路 封 装 开 裂 产 生 原 因 分 析 及 对 策方欣， 杨剑， 费锐（华润安盛科技有限公司 无锡 2 14028）摘 要 ：塑 封 体 开 裂 是 集 成 电 路 封 装 影 响 产 品 可 靠 性 的 致 命 不 良 ，具 有 产 品 损 失 大 、不 易 发 现 、隐 患 时 间长等特 点。本文探讨 在制造过 程中的开裂 预防与控制 方法。关键词集成 电路封装塑 封体开裂分 析管控引言1 制程中，但塑 封的工艺制 程也会对切 筋的开 裂 造 成影响， 产品 的开裂类 型主要有：（1）引脚 间 开 裂 未延伸至 小 岛 ，如 图 1 所示 。开裂的产品 可以直接导 致电子元
2、器 件性能发生变化，任何电 器的电路板 上使用已经 产生开裂 的 电 子元器件 ，往往会随 着元器件的 性能发生变 化 而 影响到 电器的使用 寿命和使 用稳定性， 导 致电器使 用不稳定或提 前报废， 如电 脑异常死 机、 手机软件 不能 执行等现象 。而在封装 产 品的加工中 ，微细裂缝目 测几乎不易被 发现， 隐蔽性 极高， 需要通 过超声波扫 描 仪 才 能 检 测 到 ，这 种 事 故 有 着 数 量 大 、不 易 发 现 、隐 患时间长等 特点， 属于 致命的质量 事故， 因此开 裂影 响到封装产 品的质量可 以说是灾难 性的。在生 产 中如何控制产 品没有开裂 ，是保证封装 后道
3、产品 加 工 质量稳定 的关键。通常的微电 子产品有引 脚封装后道 加工工艺流 程有：（1） 塑封电镀 打印 切 筋打弯 包 装；（2） 塑 封 一 次 切 筋 电 镀 打 印 打 弯 分 离包 装一般来讲，通 常的塑封 体 开裂产生在 切 筋 打 弯图 1 引脚间开裂未延伸至小 岛（2）产 品端部 树 脂 浇 口开 裂 ，如 图 2 所示：塑封树脂对开裂的影响2塑封制程最 重要的可靠 性要求是保 证塑封树脂充分和完全 的交联固化 反应。保证产 品足够的致 密 度和一定的 机械强度。树脂在注塑 成型过程中 ，其熔融粘 度 不断发 生 变 化 ，受 热 后 粘 度 下 降 ，粘 度 低 时 充
4、满 模 腔 ，随 后 交联反应发生 ，粘度迅速增 加， 直到固 化为固体。图 4 后固化时间与抗弯强度关系曲线切筋制程是 开裂不良的 主要发生源 ，也是 解 决其 它工艺设计 制程不良 带来开裂不 良的解决点 。3. 1 冲切刀具的角度封装产品冲 切成型目的 是将引线框 上用来相连 引脚的工艺 连筋切除，在 冲切连筋时 所产生的冲 切 力是对塑 封体产生 开裂的主要 原因，如何 减 少刀 具对塑 封体的冲切 力是在冲 切模具设计 时必须考虑 的 因素。切筋凸模 的 一般 设计 方 法如 图 5- 图 7 所 示。冲切刀的角 度不同所产 生的受力点 不同， 图 示 红 色圈表示冲 切时受力 点位
5、置：图 5， 冲 切 凸 模 为 负 角 度 ，冲 切 的 受 力 点 靠 近 塑封体 ，开裂 风险大 ；图 6，冲 切 凸 模 为 平 刀 ，受 力 点 水 平 分 部 ，比 较 平均；图 7， 冲 切 凸 模 为 正 角 度 ，冲 切 受 力 点 远 离 塑 封体， 开 裂 风险小。通 过 对 比 ，塑 封 体 所 受 的 冲 击 力 ，如 图 7 图6 图 5，通 常 使 用 正 角 度 的 冲 切 凸 模 ，保 证 塑 封 体图 3 树脂粘度变化曲线图一般来讲，塑 封工 艺需要 保证在树脂 低粘度 区 成 型 并 完 成 固 化 。但 在 产 品 开 裂 这 个 层 级 上 ，很 多
6、人忽视了一 个重要的因 素，塑封料 本身固有的 机械 性能对 开裂的影响 。而这个影响 与工艺本 身并无很 大的关联，在 于产品设计 时塑封料的 选择。在实际 的生产中， 如 果更换塑封 料， 做超声波 扫描来验证 非 常重要。一般 的管控中容 易忽视这一 变化。切筋模具的影响3图 5 冲切凸模为负角度 图 6 冲切凸模为零角度 图 7 冲切凸模为正角度承受较小的 冲切力。实验表明：采 用正角度设 计是解决切 筋产 品 开 裂 的有效方法 。3. 2 冲切刀具的让位如 图 8 所 示 ，冲 切 凸 模 与 塑 封 体 的 让 位 距 离 L 需 要 在 合 理 的 范 围 ，理 论 上 ，让
7、位 距 离 L 越 大 越 好 ， 但往 往 在 生 产 过 程 中 考 虑 到 其 他 的 不 良 因 素 （如 树脂 残 留 ），冲 切 刀 的 让 位 需 要 经 过 实 际 计 算 来 确 定 ， 当冲切凸模 的冲击力大 于塑封体的 塑封树脂结 合力 时，塑封体本 身及树脂与 引线框达到 结合临界点 发 生 裂缝 ，而 适 量 增 加 让 位 距 离 L，可 以 减 少 冲 击 力 对塑封体 的影响。在设 计上的考 量原则是在 不影响树 脂残留的条 件下，让位越 大越好。一般 的厂家通 常 L 0.05 mm，这是最基 本的设计 要求，图 10 胶体的 岛较 大红色区域冲 切凹模的支
8、撑力最大， 蓝 色 区 域 同时 有牵扯力， 当 牵扯力大 于封装的 粘 合力， 塑封体 就 有 裂 开 的 风 险 。其 次 ，如 图 10，塑 封 体 的 岛 较 大 ，导致塑 封体内部中 段部位的 结合力差， 在 相同的 粘 模条件下易发 生开裂，传统 大颗粒塑 封体产品 在 冲 切 过中， 只 需压住引脚 管腿即可， 对 于超薄封 装 大 岛 的产 品， 需要 对塑 封体有底部 向上的支 撑 力， 在产品 弯 曲成形过程 中， 成形凹模 对成型脚的 支撑尤为 重 要 。 如图 11、图 12，成 形脚必 须 由成型凹模 紧密支 撑 ，保 证成型过程 中受力点作 用在引脚 上，塑封 体
9、支 撑 块 的高度 与塑封体之 间的距离大 小以及支 撑面积大小可 以 影 响 到 封 装 的 冲 切 牵 扯 力 。如 图 11，设 计 支 撑 块 面 积 小 ，支 撑 高 度 与 封 装 间 隙 为 0.5 mm，支 撑 块 的 支 撑 力 作 用 小 ；如 图 12，设 计 支 撑 块 面 积 大 ，支 撑 高度 与 塑 封 体 间 隙 为 0.2 mm，支 撑 块 的 支 撑 力 作 用大， 可以减 少牵扯力对 塑封体的影 响。图 8 冲切凸模让位示意图3. 3 下模的支撑如图 9 所示， 冲 切凹模表面 支撑引脚的 底面， 当 冲 切 凸 模 的 冲 切 力 F 开 始 作 用 时
10、 ，引 脚 在 冲 切 凹 模 的支撑力上 进行冲切 ，红色区域的 冲切力最大 ，其次 兰色区域辐 射到冲切力 。3. 4 冲切废料如 图 13，冲 切 废 料 不 能 正 常 地 落 料 ，在 合 模 时 受卸料 压力的影响 而导致引 线框下拉， 可 以 导 致 封装 的受力异常 ，而产生封装 的开裂 ，因 此需要在冲 切 凹模设计让 位足够的落 料孔，以及使 用大功 率 的 吸 尘器， 模具 型腔内设 计吹气功能 ，通过电磁阀 控 制 将 废料 在模具开模 状态吹扫 干净，再由 吸 尘功能 收 集到废料箱， 保 证冲切时模 具表面无 异物， 冲切 凹 模 能 有效地支撑 引脚。图 9 冲切
11、过程中的受力示意图。图 11 间 隙大， 支撑力作用小 图 12 间 隙小， 塑封体有支撑力图 13 冲切 废料的落料4 如何管控好影响开裂的因素 撑 件 （凹 模 座 、凹 模 拼 块 ）建 立 寿 命 数 据 ，进 行 寿 命管 理， 定期更 换 。5 对 产 品 进 行 超 声 波 扫 描 抽 检 ，跟 踪 产 品 的 加 工质 量。从模具设计 、备 件制造、 设 备预 防性维 护等几方面来管控影 响开裂的因 素。1 要选用合适 的塑封 树脂 型号。2 切 筋 模 具 在 设 计 时 ，确 保 所 有 与 封 装 接 触 的 刀具 （切筋凸模、 冲 浇口凸模 、分离凸模、 冲 塑凸模 ）
12、 与塑封体距 离足够大。3 切 筋 模 具 设 计 时 ，确 保 下 模 面 有 足 够 的 废 料 漏料 孔， 良好的模 具清洁吹 气。4 模 具 的 导 向 件 （卸 料 板 、镶 块 、卸 料 板 ）与 支结束语5开裂控制的 重点在切筋 工序，需要 在 模具 的 设计 时给予重点 关注，本文 是基于 实际 使用的角度 给予分析， 以 供参考 CICfile:/D|/ 我的资料 /Desktop/ 新建文本文档 .txtAppliance Error (configuration_error)Your request could not be processed because of a configuration error: Could not connect to LDAP server.For assistance, contact your network support team.file:/D|/ 我的资料 /Desktop/ 新建文本文档 .txt2012-07-12 20:42:52
