半導(dǎo)體器件塑封抽真空裝置

汕頭華汕電子器件有限公司 劉 馴 張偉洪

1.引言

作為半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)品，為了有效保護(hù)其芯片和內(nèi)部焊接引線，需要使用環(huán)氧樹脂把焊接在引線框架上的芯片和引線進(jìn)行封裝，形成一個(gè)堅(jiān)硬保護(hù)體。然而某些產(chǎn)品（如SOT-186A，SOD-113等）因?qū)ζ湫阅苡刑貏e的要求，使其載芯板背面環(huán)氧樹脂保護(hù)層厚度只有0.3MM左右。在這條件下，應(yīng)用傳統(tǒng)的封裝工藝生產(chǎn)，其成品率低。產(chǎn)品外觀缺陷主要體現(xiàn)在塑封體背面針孔、樹脂填充不良和高壓測試耐壓值低等缺點(diǎn)。所以通過提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易制作的半導(dǎo)體器件塑封抽真空裝置，通過抽真空裝置，可使產(chǎn)品在真空工藝條件下成形，提升其成品率。

2.技術(shù)方案

2.1 抽真空裝置結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體器件塑封抽真空裝置，包括有塑封機(jī)，塑封機(jī)上設(shè)有塑封模具，塑封模具合模后可形成密封空間，一真空容器罐通過真空管道連通塑封模具合模后形成的密封空間，于真空管道上設(shè)有抽氣閥、放氣閥及真空壓力表，真空壓力表通過壓力信號線連接塑封機(jī)進(jìn)行信號控制；真空容器罐與真空泵一起安裝在一可移動的真空機(jī)殼體內(nèi)，且模具與真空容器罐的管道上加裝有空氣過空氣過濾器，防止模具中廢料吸入真空容器罐內(nèi)部。（見圖1）

圖1

2.2 控制系統(tǒng)

為了使抽真空裝置能夠真正發(fā)揮應(yīng)有的作用，控制抽真空裝置的開啟和關(guān)閉的時(shí)間關(guān)鍵最為關(guān)鍵，最好做法就是將抽真空機(jī)和塑封壓機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動控制，既能保證產(chǎn)品質(zhì)量又簡化了操作程序，消除人為控制因素的影響。通過分析抽真空裝置工作特點(diǎn)并結(jié)合塑封壓機(jī)的工作時(shí)序，本著“簡化操作、減少人為失誤”的設(shè)計(jì)原則，充分利用塑封壓機(jī)在工作過程中所輸出的一些控制信號，設(shè)計(jì)了一個(gè)“自動抽真空控制原理圖”（圖2），將抽真空機(jī)和塑封壓機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)。

圖2

該控制線路，除了利用塑封機(jī)原自身具有的一些配件以外，增加了R1繼電器、T1、T2兩個(gè)時(shí)間繼電器和S1、S2電磁閥。利用這些增加的電器元件，使壓機(jī)的控制線路和抽真空機(jī)的控制線路很好的結(jié)合起來。首先，將抽真空泵的電機(jī)電源并到塑封壓機(jī)的油泵電機(jī)上，其好處是在啟動壓機(jī)電機(jī)開始進(jìn)行塑封作業(yè)的同時(shí)啟動抽真空泵，不須單獨(dú)啟動抽真空泵，避免因人為原因而忘記打開抽真空泵，真正達(dá)到防錯(cuò)的效果；當(dāng)合模到模具完全閉合并產(chǎn)生合模低壓（這時(shí)候合模壓力一般可以達(dá)到70Kg/cm2），壓機(jī)的低壓開關(guān)將會閉合，增加的R1繼電器隨即閉合使抽真空閥門打開，在同一時(shí)間R1的常閉觸點(diǎn)將被斷開，使S2卸荷閥斷電，切斷模具內(nèi)部與外界連通的氣路，把模具內(nèi)部與外部完全隔離。這時(shí)候抽真空泵開始把模具內(nèi)部的空氣往外抽，當(dāng)繼續(xù)加壓達(dá)到合模高壓點(diǎn)的時(shí)候（這時(shí)候合模壓力一般達(dá)到150Kg/cm2），壓機(jī)的高壓開關(guān)閉合；按照一般的MGP模的塑封作業(yè)過程，高壓開關(guān)一閉合即會自動執(zhí)行注塑的動作；但在這個(gè)控制線路里面，我們先把高壓開關(guān)的輸出信號接到時(shí)間繼電器T1上，等T1設(shè)定時(shí)間達(dá)到以后，再同時(shí)向時(shí)間繼電器T2和注塑電磁閥S3供電。T1的主要作用就是對注塑電磁閥的執(zhí)行信號進(jìn)行延時(shí)（可根據(jù)抽真空的速度進(jìn)行調(diào)整，一般設(shè)定在5秒左右），因?yàn)楹夏毫υ诩訅旱倪^程從低壓到高壓只有很短的時(shí)間，一般只有2-3秒的時(shí)間，在這么短的時(shí)間內(nèi)是很難把真空度抽到能夠達(dá)到要求的，所以必須適當(dāng)?shù)难娱L一點(diǎn)時(shí)間后才能進(jìn)行注塑，這樣才能保證注塑的質(zhì)量。而T2的作用則是控制在注塑過程持續(xù)抽真空的時(shí)間。整個(gè)塑封注塑周期是120秒，在樹脂粉注滿每一個(gè)型腔并定型后（一般是40-50秒），抽真空將不起到什么作用，而且如果整個(gè)注塑周期都持續(xù)抽真空的話，那么抽真空機(jī)將會由于長時(shí)間抽取模具里面的熱氣而導(dǎo)致泵體和電機(jī)過熱，影響密封件和泵體的使用壽命。所以在開始注塑的同時(shí)T2便開始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后其常閉觸頭將會動作，斷開R1電源，使抽真空閥斷電停止抽氣，同時(shí)R1斷電后其常閉觸頭復(fù)位，接通卸荷閥電源，把模具內(nèi)部與外部大氣連通，實(shí)現(xiàn)開模前的減壓。

3.結(jié)束語

增加抽真空裝置后，操作人員只要按照操作普通模具的作業(yè)方法啟動和操作設(shè)備，而不需要附加任何動作，操作極其簡便，產(chǎn)品在真空工藝條件下成形，其外觀質(zhì)量也得到有力保障。

[1]周煜明,聞芹堂,韓軍,丁建良,葉重明.半導(dǎo)體器件使用的封裝塑料兼論ME型改性環(huán)氧塑封料[J].江蘇化工.市場七日訊,1982(01).

[2]石英學(xué).噪聲用于半導(dǎo)體大功率激光器及雙極晶體管可靠性研究[D].吉林大學(xué),2006.