[實用新型]一種低充高保IC塑封模具

有效

• 申請號: 201120375265.1
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN202241834U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 曹陽根;廖秋慧;曹雨楠;阮勤超;張霞;唐佳;黃晨
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B29C45/26
• 分類號: B29C45/26;B29C45/73
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 楊軍

[技術領域]

本實用新型涉及半導體器件及其集成電路的封裝模具技術領域，具體地是一種低充高保IC塑封模具。

[背景技術]

隨著IC技術的飛速發展，對產品可靠性和使用壽命方面的要求不斷提高。新的材料、新的結構和新的工藝技術的引入使得芯片的集成度不斷提高，封裝尺寸不斷縮小，由各種應力引起的可靠性問題影響逐漸增加。

環氧樹脂(EP)是目前IC塑封的主要材料，塑封料對半導體硅片、引線框和引線的包封，可以起到保護IC產品的作用。但是，塑封料和IC結構的緊密接觸，存在相互間的作用力，這種作用力有時會對產品的可靠性、合格率以及使用壽命造成較大的影響。以硅片為例，由于塑封料和硅的線性熱膨脹系數相差一個數量級(塑封料≈25×10-6℃-1，硅≈2.3×10-6℃-1)，當溫度變化時，它們的尺寸變化相差會較大。例如，對角線為1cm的芯片，溫度每變化1℃，芯片對角線的長度可變化2.3×10-2μm；變化100℃，長度可變化2.3μm。而同樣長度的塑封料每變化1℃，其長度將變化25×10-2μm；溫度變化100℃，其長度將變化25μm。如果塑封料與芯片表面是分離的，塑封料將會在芯片表面移動，它的最大位移量將會大于11.35μm。然而在一般情況下，塑封料是黏附在芯片表面的，它不可能在芯片表面移動(但存在這種趨勢)。于是，在芯片和塑封料界面就會存在剪切應力。這個力可能會使芯片上附著力弱的金屬化層產生滑移(溫度升高，向芯片邊緣滑移；溫度降低，向芯片中心滑移)，造成金屬條間短路或開路；也可能會使鈍化層或多晶硅層破裂，造成多層金屬化層間短路。另外，塑封料和引線框、金線之間的熱膨脹系數的失配也會引起引線框翹曲變形造成電路寄生參數的改變，或使焊點受到較大的附加拉應力而發生脫焊等可靠性問題。IC產品塑封模具的溫度在165℃左右，加工前后溫差約有150℃，可引起內在殘余應力。而IC產品的使用環境溫度在：0℃～70℃(商業溫度)、-40℃～+85℃(工業溫度)、-40℃～+125℃(汽車溫度)。大量的失效案例表明在以上3種溫度范圍內，器件失效的比例都很高。對失效器件的分析表明，外界的溫度沖擊或低溫環境造成的塑封材料對芯片的應力是主要機理。

一般來說，電應力、熱應力、化學應力、輻射應力和機械應力以及其它因素均可導致半導體器件退化或失效，各種應力之間互為轉換，其中加工和使用過程中的熱應力和機械應力的影響最為顯著。

目前為止，解決的辦法都是用改變添加劑的辦法，降低塑封料的線脹系數，但是由于非金屬材料和金屬材料之間線脹系數的差別過大，最好的結果也難以從根本上解決內應力的問題。而且隨著改性后線脹系數的減小，塑封料的密度隨之減小，密封效果和傳熱性都有所降低。

[發明內容]

本實用新型的目的就是解決上述的不足，提供一種低充高保IC塑封模具，可以明顯改善塑封內應力問題。低充指低速充模，可以減小熔融料流在成型流動時對芯片和金線的沖擊，減少產品內在缺陷。高保是指在塑封料固化階段施加很高的保壓壓力。在高壓下塑料固化的實際收縮率可以為零甚至為負，通過控制型腔壓力，使得塑料的收縮率在合適的范圍內，在塑封料、芯片、引線和芯片之間達到熱適配，從而減小產品內應力，提高IC產品的可靠性和使用壽命。

本實用新型采用如下技術方案：一種低充高保IC塑封模具，包括上模底板、上模板、上模盒、下模底板、下模板、下模盒、注頭、高壓注塑油缸、加熱器及控溫系統，上模板03固定有上模盒04，下模板08固定有下模盒07，上模盒上設有型腔鑲塊05，所述型腔鑲塊的中心部位設有上模料腔板28，所述下模盒上也設有型腔鑲塊，中心部位設有下模料腔板12，所述下模料腔板下方設有下模注頭襯套15，所述下模注頭襯套滑配了注頭16，所述注頭下端聯接高壓注塑油缸17。

所述上模板與上模盒之間裝有上模支撐柱33，所述下模板與下模盒之間裝有下模支撐柱14。可以承受高保壓壓力，防止型腔或模板變形，造成脫模困難。

所述上模盒與下模盒外圍設有隔熱板37，所述上模板上端面裝有上模隔熱板02，所述下模板的下端面裝有下模隔熱板09。

所述注頭下端通過注頭快捷連接器22連接高壓注塑油缸17，注塑頭可以通過快速連接器進行更換。

所述下模底板上裝有傳力板導向機構，所述傳力板導向機構包括下模傳力板13、傳力板導向滑塊20及傳力板導向座21，注塑頭施加高壓的整個行程中均有可靠的導向。

所述上模盒與下模盒處設有快速冷卻機構，所述快速冷卻機構由電路連接控溫系統。