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【兆恒機械】什么是轉(zhuǎn)移模制封裝技術(shù)?

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  • 添加日期:2022年08月11日

關(guān)于封裝技術(shù)

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封裝技術(shù)簡單來說指的是將塑料材料包裹在物體周圍的過程,從而在物體周圍形成保護(hù)體積,猶如膠囊一樣,該技術(shù)早自40年前在半導(dǎo)體封裝和組裝工藝流程中發(fā)明集成微電子 (也成為,Integrated Circuits,IC“集成電路”)時已被采用。

封裝技術(shù)有多種形式,如注射、團(tuán)塊封頂 (glob topping)、壓縮和轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移封裝的目的是在使用時保護(hù)IC組件及它們的精密電路,免受機械干擾和惡劣外界影響。與其他技術(shù)相比,這種轉(zhuǎn)移模制技術(shù)似乎較為古老,但由于塑料封裝微電子(Plastic Encapsulated Microelectronics, PEM)技術(shù)、封裝技術(shù)、甚至用于保護(hù)IC的塑料材料的發(fā)展,轉(zhuǎn)移模制技術(shù)已取得很大的進(jìn)步。

轉(zhuǎn)移模制

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轉(zhuǎn)移模制,或稱為轉(zhuǎn)移成型是一種封裝方法,其中稱為環(huán)氧樹脂的熱固性塑料材料以顆粒形式裝載并在金屬罐內(nèi)預(yù)熱,然后強制流入待保護(hù)的PEM所在的模腔。該工藝流程使用加熱柱塞,通過一系列澆口和流道的管道系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)移模制的優(yōu)點就在于它利于包裝標(biāo)準(zhǔn)化,每個包裝厚度的差異也因此變得較小。這是因為轉(zhuǎn)移模塑對形狀更復(fù)雜的零件具有更嚴(yán)格的公差,能夠為高腔數(shù)應(yīng)用產(chǎn)生更高的每小時單位生產(chǎn)量(Units Per Hour,UPH),有助于縮短生產(chǎn)周期,加快安裝時間,最終降低運營成本。此外,當(dāng)在典型的30秒機器循環(huán)時間內(nèi)模制大量PEM時,轉(zhuǎn)移模制模有著本輕利厚的成本效益。

轉(zhuǎn)移模制其中一個關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢是它的Pinnacle Gating System(PGS 澆口系統(tǒng))。PGS采用針點澆口,這是當(dāng)包裝設(shè)計師需要以最大化基板尺來生產(chǎn)大量 PEM時最理想的辦法。例如,當(dāng)必須適當(dāng)控制結(jié)晶器流動引起的應(yīng)力時,特別是通過最小化流動噴射,PGS能減少對導(dǎo)線連接的應(yīng)力,從而減少金線偏移的發(fā)生。

PGS技術(shù)還能夠提高成本效益,因為它優(yōu)化了引線框架或基板中的可用空間,減少浪費可用空間,提高了每小時的產(chǎn)量輸出。PGS還可以減少環(huán)氧樹脂的損耗,同時具有環(huán)保效益,降低單位成本,帶來運營收益。

封裝汽車級功率組件

轉(zhuǎn)移模制是一種有效于高功率組件封裝的保護(hù)技術(shù),專為封裝承載超過100A大電流負(fù)載的應(yīng)用組件,例如,汽車電子控制單元(Electronic Control Units, ECU)的傳感和保護(hù)。轉(zhuǎn)移模制為電源組件, 包括單面冷卻(Single Side Cooling, SSC)和雙面冷卻(Dual Sided Cooling, DSC), 提供機械和環(huán)境保護(hù)。

這種封裝最艱巨的挑戰(zhàn)之一,是如何在不超過40克環(huán)氧樹脂情況下,提供一定的封裝厚度,同時也提供模制效果良好的效果。通常,此類封裝較厚,需要更大噸位和更高力度的雙環(huán)氧樹脂顆粒來封裝。此類轉(zhuǎn)移模制機需具備雙芯塊和雙列罐式柱塞,以便模塑較厚包裝(> 4 毫米)的同時保持高 UPH輸出。此外,為了獲得良好的模制效果(無焊點氣泡或不完整填充),使用高壓確保固化后有著足夠的包裝材料將環(huán)氧樹脂聚結(jié)。這意味著這種轉(zhuǎn)移模制機的受力噸位通常都超過170噸,相比之下其他機器的受力度為80噸。

SSC單面冷卻和雙面冷卻DSC功率包裝可能有裸露的金屬表面,在這種情況下如何實現(xiàn)零閃光是至關(guān)重要的,因為當(dāng)通電時外露的金屬表面會散發(fā) IC 產(chǎn)生的熱量。這需要兩種要求:模具設(shè)計得具有特殊防閃設(shè)計,以及薄膜輔助模制技術(shù)的使用。防閃設(shè)計確保外露金屬表面受到足夠的限制,以防止樹脂或環(huán)氧樹脂滲入金屬引線框架的條紋線,同時薄膜通過阻擋金屬表面缺陷也有著相輔設(shè)計的功效。

此外,除了轉(zhuǎn)移模制摸具的設(shè)計外,還需要特殊的搬運機制來裝載和卸載封裝,特別是對于通常具有復(fù)雜設(shè)計的汽車級傳感噐封裝。因此,模具工具中的裝卸機構(gòu)必須足夠堅固,以確保封裝前后不會對包裝造成任何機械或功能損壞。這種拾取和放置機制通常對于汽車級別的組件更為復(fù)雜,因為它們需要力道和壓力感應(yīng)能力來處理復(fù)雜的封裝內(nèi)容和重量,特別是對于大型的ECU,汽車電子控制單元。

最后便是脫模過程。由于汽車級功率封裝需使用使用高質(zhì)量環(huán)保型的環(huán)氧模塑化合物(不含鹵素元素),因此它們通常是非常可靠,但在脫模過程中卻更容易粘在模具和工具上。因此,在模具上需涂上一層防粘金屬涂層,以在模制循環(huán)完成后的排出過程中盡量減少這種情況的發(fā)生。

總結(jié)

總而言之,封裝技術(shù)遠(yuǎn)非于“古老”。隨著需求和要求的應(yīng)變,用于處理汽車級功率等較復(fù)雜的封裝并將其損壞降至最低及機械設(shè)計的進(jìn)步正是該技術(shù)與時代同步的方式之一,以更好地保護(hù)半導(dǎo)體封裝,從而提供可靠、無瑕的模制結(jié)果。