熱固性塑料封裝成型對半導(dǎo)體器件參數(shù)數(shù)值的影響研究

徐德軍+何偉偉

摘 要 本文對熱固性塑料的基本概況進(jìn)行了分析，包括其注塑方法和注意事項(xiàng)；研究了半導(dǎo)體器件直流參數(shù)測試系統(tǒng)，同時(shí)對其技術(shù)指標(biāo)、功能原理、軟件開發(fā)等進(jìn)行了分析，旨在為相關(guān)從業(yè)人員提供參考意見。

關(guān)鍵詞 熱固性塑料；封裝成型；半導(dǎo)體器件；參數(shù)影響

中圖分類號 TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0040-02

1 熱固性塑料概況

1.1 熱固性塑料

熱固性塑料的主要成分是熱固性樹脂，然后融合各種必要的添加劑，再通過交聯(lián)固化工藝注塑成形。材料在成型之前處于液態(tài)狀態(tài)，在封裝成型以后其狀態(tài)不會再發(fā)生變化，例如次軟化、熱熔等。目前比較常見的熱固性塑料種類比較多，其用途也多種多樣，例如氨基塑料、環(huán)氧塑料、醇酸塑料等。其成型工藝與熱塑性塑料成型工藝大體相同，僅僅在工藝參數(shù)上有些變化。

1.2 熱固性塑料注塑成型方法

目前比較常見的注塑成型方法為：將熱固性塑料原料倒進(jìn)塑化機(jī)筒，然后塑化機(jī)筒會加熱，筒內(nèi)有轉(zhuǎn)動的螺桿，使得原料熔化，并被螺桿推動，到達(dá)螺桿的頭部。當(dāng)融化的原料達(dá)到注塑要求時(shí)，螺桿會前移，并以一定的注射壓力和速度將原料推入模具內(nèi)。在高溫高壓條件下，原料會在模具與固化劑相互作用，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，釋放水、氨等低分子物質(zhì)。最后當(dāng)熔料降溫并徹底硬化以后，可以將其從模具中拿出，成為注塑成品。

1.3 熱固性塑料注塑成型注意事項(xiàng)

注塑環(huán)節(jié)十分重要，因此，在注塑過程中，熱固性塑料的熔料必須要具有較好的穩(wěn)定性和流動性，在筒內(nèi)的時(shí)間至少要10min，并且主要熔體在低溫的時(shí)候比較穩(wěn)定，高溫的時(shí)候交聯(lián)反應(yīng)十分迅速。注意機(jī)筒內(nèi)加熱的介質(zhì)是水，成型模具內(nèi)的加熱介質(zhì)是油，而且必須要用恒溫控制，盡量降低溫度波動差。注射熔體的時(shí)候，必須要把控好壓力和速度，不能過快，過快會出現(xiàn)推擠，還要注意調(diào)整的時(shí)候要以成品的質(zhì)量為準(zhǔn)。注塑之前要檢查螺桿頭部和噴嘴，不能有殘料，且噴嘴是敞開式的，熔料的通道要潔凈并光滑。

2 半導(dǎo)體器件概述

半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性在導(dǎo)體和絕緣體之間，可以充分利用這一特性，例如某些具有特殊要求的器件，可以用半導(dǎo)體材料來制備。隨著科技的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)材料功能的弊端開始顯露，無法滿足人們的需求，因此出現(xiàn)了具有半導(dǎo)體特征的有機(jī)材料。例如一些高分子聚合物、塑料凳，甚至某些高性能的材料還會逐漸取代Si和GaAs制備的半導(dǎo)體材料。塑料半導(dǎo)體材料已經(jīng)逐步被研發(fā)出來，并且具有獨(dú)特的優(yōu)勢，原料容易得到、重量輕、成本低、工藝簡易、穩(wěn)定性好等，而且該類半導(dǎo)體材料還屬于可回收的材料，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保。

3 研究方法

本文對半導(dǎo)體器件的直流參數(shù)測試系統(tǒng)進(jìn)行研究，該系統(tǒng)的各部分技術(shù)指標(biāo)及主要功能如下：計(jì)算機(jī)是運(yùn)行平臺和系統(tǒng)核心；系統(tǒng)背板能夠?qū)崿F(xiàn)各個電壓源、電流源、電壓表等模塊與計(jì)算機(jī)的通信；系統(tǒng)專用接口用于通信系統(tǒng)背板和計(jì)算機(jī)；高壓電壓源能夠供給擊穿電壓；大電流源供給測量所需的脈沖電流。通過該恒壓源能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖電流的測量；小電流源可以為系統(tǒng)提供直流電流；小電壓源為系統(tǒng)提供直流電壓。數(shù)字電壓表是用來測量直流電壓的，其測量范圍為1～3？000V，允許的最大誤差為±1%。矩陣開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)不同模塊之間的調(diào)配，為直流參數(shù)測量工作打好基礎(chǔ)；測試端子可以將被測功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行連接。？

4 直流參數(shù)測量原理

對可測試大電流的恒壓源來施加要求的電壓，然后將小電壓源的電壓值降低，使測試的電流滿足規(guī)定值，并記錄此時(shí)電壓的數(shù)值。最后將電壓值變換升高，并將可測試的大電流記錄。脈沖大電流源的重要指標(biāo)是電流的范圍，電流的范圍必須要滿足要求，在10A～500A之間，脈沖的寬度為：當(dāng)50A以下的時(shí)候是100μs～10ms，在50A～500A內(nèi)是300μs，允許的最大誤差是±2%，其開路電壓為4V。

脈沖大電流源的作用有很多，其中比較重要的像產(chǎn)生脈沖大電流，自重脈沖電流的幅度范圍在60A～600A之間，其脈沖的寬度應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來確定。在該項(xiàng)目中，最重要的就是模塊的研制，其研制過程融合了電容充放電原理，所以在實(shí)際應(yīng)用中，能夠通過變壓器來實(shí)現(xiàn)電容器矩陣的充電功能，在實(shí)現(xiàn)一個定值的時(shí)候，也可以通過相關(guān)軟件來進(jìn)行通斷時(shí)間的控制，從而生成脈沖大電流。但是該技術(shù)難度非常的大，尤其是在實(shí)施過程中，采取何種方式來達(dá)到脈沖電流的精度是非常難的，同時(shí)怎樣配合大功率精密電阻去實(shí)現(xiàn)脈沖電流的精確性也是很難得，另外值得一提的就是電容充放電矩陣容抗的影響，其影響非常大，如何降低也是其關(guān)鍵點(diǎn)之一?；谝陨蠋讉€重點(diǎn)和難點(diǎn)，在該設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員融合了值電容并聯(lián)的技術(shù)，通過該技術(shù)能夠有效滿足對電容值的需求，同時(shí)也能夠降低因?yàn)殡娙葸^大而導(dǎo)致的高阻抗特性。

5 技術(shù)指標(biāo)的保證

硬件設(shè)計(jì)最為重要的基礎(chǔ)就是保證技術(shù)的指標(biāo)，因此針對該設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，技術(shù)人員進(jìn)行了相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文重點(diǎn)對小電壓源和小電流源兩個部分進(jìn)行相關(guān)的分析。二者的技術(shù)指標(biāo)都強(qiáng)調(diào)了電壓、電流等，其電壓的范圍要保持在-20V～20V，并且誤差不能超過1%；其電流的允許范圍是：20mA～30A之間，能夠接受的最大允許為1%，超過之后穩(wěn)定性會下降；其開路電壓為一個定值，再本設(shè)計(jì)中為10V。

在本研究實(shí)驗(yàn)中，采取了以下幾種措施來保證實(shí)驗(yàn)的精確性：首先是數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片方面，對于數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片本研究選用了目前比較主流芯片，具有完整的雙通道，其中一個通道可以給電路提供驅(qū)動的電壓以及電流，另外一個能夠提供鉗位電壓和電流。而且12位輸出的精度比較高，DAC精度為±0.032%；而且還具有電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能夠避免塌陷導(dǎo)致的精度下降，并可以進(jìn)行噪聲處理。

其次，在電壓分擋模式切換方面，本研究使用了串聯(lián)方式，該方式能夠配合出不同的阻值，因?yàn)槿绻遣⒙?lián)的話，在繼電器進(jìn)行切換的時(shí)候，會構(gòu)成反饋環(huán)路，主運(yùn)放開環(huán)所輸出的電壓非常接近電源值，從而影響精度；另外輸出端并沒有直接與負(fù)載連接，當(dāng)測試元件的等效電阻比較小的時(shí)候，受到線損的影響，會出現(xiàn)測試誤差，所以在本研究中，采用了開爾文電橋接法；并且為了防止地電源的干擾，研究人員把FORCE包裹起來，從而形成等電位，保證了研究數(shù)據(jù)的精度；最后就是研究人員在電路板走線的時(shí)候，嚴(yán)格杜絕了直角走線的方式，從而降低了噪聲輻射和耦合度，并且還能減小耦合噪聲。

6 結(jié)論

本文從熱固性塑料的概況出發(fā)，總結(jié)了注塑方法和注意事項(xiàng)；同時(shí)研究了半導(dǎo)體器件直流參數(shù)測試系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)、功能原理、軟件開發(fā)等，旨在為熱固性塑料封裝成型對半導(dǎo)體器件參數(shù)數(shù)值的影響研究提供意見。相關(guān)技術(shù)人員在參考本意見的時(shí)候，需要結(jié)合實(shí)際情況，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和改進(jìn)，以求能夠更好地？應(yīng)用。

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