集成电路塑封模具型腔镀层发黑探讨20131230审查

1集成电路塑封模具型腔镀层发黑探讨陈晓东，李习周（天水华天科技股份有限公司，甘肃天水，741000）摘要：塑封工序是集成电路封装的重要工序之一。塑封模具型腔表面镀层的质量，不仅影响到产品外观质量，而且会影响到产品的安全和可靠性。文章首先叙述了塑封模具在生产过程型腔表面发黑是怎样产生的，接着从塑封模具结构特点讲述了产生发黑的原因。针对产生的原因，提出了几种改善措施。重点对塑封模具型腔表面镀层工艺的改善，型腔表面粗糙度的控制和成型镶件镀层材料的选择上阐述了自己的见解。最后总结指出，要改善和消除塑封模具型腔表面发黑现象，对模具成型镶件材料及粗糙度，电镀工艺提出了较高的要求，并且建议了几种新的电镀工艺。文章介绍了塑封模具型腔镶件表面发黑的改善方法，对研究电镀性能和镀层寿命有研究价值，因此有必要对电镀工艺的优化和镀层问题进行探讨和研究，有一定的适用性并针对型腔表面发黑对产品质量和产品成品率的影响。（摘要过于冗长，请尽量用精炼、简介的语言完整地概括全文，摘要主要包括研究的目的、方法、结果和结论四部分）关键词：成型镶件；粗糙度；镀层；电镀工艺Title（加英文标题）CHENXiao-dong，ZHANGHong-jie(HuatianTechnologyCo.,Ltd，Tianshui741000,Gansu,China)Abstract：加英文摘要Keywords：加英文关键词21引言（请添加引言，引言一般包括：为什么要进行这项研究?立题的理论或实践依据是什么?创新点是什么?理论与(或)实践意义是什么?要适当介绍历史背景和理论根据，前人或他人对本题的研究进展和取得的成果及在学术上是否存在不同的学术观点。）1.引言塑封模具，是指通过金属刀具，切除框架的外引脚之间的堤坝（DamBar,也叫中筋连杆）和框架带上连在一起的地方；所谓成形工艺则是将引脚弯曲成一定的形状，以适合装配（Assmbly）的需要。但封装切筋和成形过程由于所用材质的不同，刀具选材的不同，模具刀具及模具结构设计和冲切工艺不同，经常会产生不同类型的毛刺。这些不同形状和大小的毛刺，在电镀时会电镀上锡，增加了毛刺的直径（宽度）和长度，同时毛刺上容易挂上锡片，使相邻引脚（特别是窄间距产品）搭接，造成外观不合格。由于毛刺的存在，在通电情况下，产生尖端放电，致使信号不稳定，严重的造成电源和信号短路，电路功能失效，甚至电路烧坏。所以说，切筋和成形产生的毛刺是塑封集成电路生产过程常见的重要缺陷之一，也是各个封装测试企业着重研究解决颇为重要的问题。2塑封模具的发展单注射头集成电路封装模具在行业内通常简称为单缸模，由于它具备通用性强，封装批量大，封装形式简单等优点，而且模具使用树脂料饼直径通常为φ33~φ58的需高频预热的大料饼，这种料饼价格较低廉，封装成本低，适用于各种集电路产品的封装，在封装行业一直得到广泛应用，但这种模具也有着它固有的缺点：它采用一个料筒，从模具中心通过流道向型腔供料，这种模具通常设有六个或八个模盒，由于流道很长，每个型腔在快速冲填过程中的工艺参数相差悬殊，造成整模产品封下来的品质优劣各不相同，且树脂利用率较低，生产成本增加，利润减小。单注射头模具浇道长、压力损耗大，型腔内树脂成型条件差别较大、在远距料筒的地方易产生气泡、气孔、注不满、金丝冲弯率超标等现象，封装工艺不稳定。MGP模具是采用多料筒、多注射头结构，使用免预热型塑封料进行塑封的一类模具,可以在普通的塑封压机上使用。AUTO自动包封模具是与自动包封系统配套使用的封装模具，主要用于高密度多引线数的中高档封装形式的产品。（只是介绍了三种塑封模具，并没有阐明塑封模具的发展历程）3塑封模具的制造塑封模具是成型热固性塑料封装电器元件的一种专用挤塑模。塑封模具制造工艺,主要是适用当前环保塑封料的需求和需要,加快塑封模具制造工艺，提高模具的适用性。首先模具在制造前期,制定确切可靠加工方案和工艺要求，在制定加工工艺过程,首先考虑成型镶件的材料使用,在模具制造过程中，更好的完成模具制造任务，必须优先选用电镀工艺稳定的进口模具钢如SAM97和ASP23等材料。型腔材料质量直接影响到模具的设计与制造。（只是讲述塑封模具的制造，应指出塑封模具的制造对模具型腔镀层发黑有何影响）4塑封模具成型镶件设计原则（请说明介绍塑封模具成型镶件，并且应说明以下4.1、4.2、4.3的设计对避免镀层发黑有何作用。）4.1（添加小标题）3塑封模具在制造的全过程中，上下型腔的表面，是主要的加工工艺，符合要求的塑封模具，要有一定的粗糙度，这样对塑封体的外观的一致性较好，但脱模性能降低，对产品的可靠性能有影响。为了保证脱模顺利，选择较为合适的粗糙度较为重要。4.2（添加小标题）斜度，又称为脱模角度，在塑封模具的结构上、保留一定的脱模角度是一条重要的设计原则。产品要想顺利的脱模，除了较为合适的粗糙度之外，还要有适合的斜度。如无斜度，当上下模脱开时，由于上下模摩擦面较大，产生脱模阻力，使双方的摩擦表面发生互相咬伤，或拉伤等，为了适合环保塑封料的特性，在不影响产品的使用和外形的情况下，采用13°以上的斜度，即可以达到脱模的目的。4.2（添加小标题）塑封料进入型腔成型后，如何使塑封体从型腔中脱出，采用的方法是利用引线框架物理性能脱开和顶杆将塑封体从型芯上顶脱。按塑封体的形状，顶杆的位置排列必须分布均匀，以确保塑封体平衡顶出，也可防止塑封体在顶出过程中拉伤和变形。在模具操作过程中，顶杆和复位柱是固定在顶杆固定板上同步动作，在这个过程中，为了减少这种摩擦，顶杆孔2mm-3mm以下孔径扩大1mm。顶杆将塑封体顶出后，要在复位柱的控制下，恢复到原来设定的位置。复位柱通常都是上下六根,在模具四周和中间的适当位置对称排列，但型腔镶件镀层也很关键。5塑封模具成型镶件的发黑原因5.1塑封模具成型镶件电镀工艺成型镶件镀铬工艺流程：除蜡→热浸除油→阴极→阳极→电解除油→弱酸浸蚀→预镀碱铜→酸性光亮铜（选择）→光亮镍→镀铬或其它。（这些工艺对镀层发黑有什么影响）5.2镀铬层的正常失效(1)由针孔及孔隙造成的锈蚀。镀双层铬(先镀乳白铬后镀硬铬)不可避免地会出现孔隙，使用时，水气通过针孔从孔隙到达母材，时间长了就逐渐锈蚀，锈蚀面积大了、严重了就进一步造成镀铬层剥落，这种失效在褪镀后蚀坑边缘是圆滑的。(2)磨损造成的镀层减薄，当镀层全部被磨损就会产生锈蚀。(3)锈蚀部位在褪镀后蚀坑边缘是非圆形的(有折角)或出现裂纹或出现麻丝状其尾部是尖的，电镀专家认为这都是比较典型的由内部应力造成的失效。（这些失效对镀层发黑有什么关系）5.3（添加小标题）塑封模具在清模过程中成型镶件镀铬磨损，成型镶件锈蚀镀铬层剥落，塑封模具在生产过程中沾上塑封料造成成型镶件发黑。要求电镀电流达到30A/dm2只是部分书上写的，水工行业并未在这样大的杆件上实践过，而日本的书就写明“根据需要也有用40℃，10-15A/dm2低温低电流电镀”的。专家认为在我们国内五机部的厂已用低电流电镀多年，工艺是成熟的。（该段与文章主题无关）6结论塑封模具的成型镶件发黑过程是多种因素造成的，要改善塑封模具在过程中产生的成型镶件发黑，对塑封模具成型镶件材料、电镀工艺提出了更4高的要求。改善塑封模具的成型镶件发黑问题，要知道封装产品使用的材料，成型镶件材料和电镀工艺都有关系。未来精密的塑封模具应用，成型镶件材料和电镀工艺的进一步改善，一定能够消除塑封模具的成型镶件发黑，有望通过电镀工艺，能够消除塑封模具成型镶件发黑产品外观及质量的影响。参考文献[1]GBll379—89《金属覆盖层工程用铬电镀层》[2]GB/T12611-90《金属零件镀覆前质量控制技术要求》(请引用参考文献格式撰写，同时在正文中指出引用文献所在的位置，并将[1]、[2]用上标标出)作者介绍陈晓东，男，甘肃省秦安人，毕业于甘肃广播电视大学行政管理专业，现在天水华天科技股份有限公司一直从事集成电路封装生产的塑封模具维修保养工作。李习周，男，甘肃秦安人，助理工程师，毕业于成都电子机械高专模具设计与制造，现在天水华天科技股份有限公司封装技术研究院院长。建议：1、文章题目是“集成电路塑封模具型腔镀层发黑探讨”，但文章描述镀层发黑的篇幅却很少，与题目不符2、文章并没有提出避免镀层发黑的方法，建议从新修改文章结构，首先说明什么是镀层发黑，然后说明镀层发黑产生的原因，最后从模具的制造、模具成型镶件的设计，镶件电镀工艺三方面阐述如何避免镀层发黑。3、文章中有些语句不通顺，文中红色字体的部分是提出的意见，建议作者仔细修改。4、文章中能用附图说明的，建议作者尽量添加附图说明。