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    3. 新聞資訊

      【兆恒機械】半導體封裝清模材料

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      • 添加日期:2022年03月14日

      在一般半導體器件所采用的轉移成型封裝過程中,清模是一項看似無關緊要,實際上是非常重要的工序。一方面,在連續成型作業中,來自于塑封料以及脫模劑的一部分成分在高溫(170℃~180℃)的作用下發生氧化,并且附著在模具表面,形成難以去除的污垢。如果沒有及時清除,不但會造成封裝時離型困難和封裝體外觀缺陷,而且會對模腔表面造成損壞。另一方面,每天例行清模過程所耗的少則1~2h,多則3h的時間,對于目前國內大部分封裝測試廠而言,相對于訂單數量顯得捉襟見肘的產能來講,絕對是一個異常漫長的過程。

      1 兩種主要的清模材料

      1.1 三聚氰胺

      三聚氰胺清模料,一般是比重為1.2~1.5的白色圓柱或條塊。同環氧樹脂塑封料相類似,是一種熱固性材料,可以采用與之相同的塑封參數。其主要成分是:

      ①三聚氰胺甲醛樹脂。一般占重量百分比為60%~70%,構成清模料的主題,具有很好的流動性和一定的粘性。

      ②固化劑。一般占清模料3%~10%的重量,在濕度的作用下,同三聚氰胺甲醛樹脂發生聚合反應。通過增減固化劑的含量,可以調節清模料的固化時間和流動性。

      ③填料。占20%~40%的重量百分比。一般有兩種不同的填料成分:一種是有機填料,主要是纖維;另外一種為無機填料,一般是二氧化硅顆粒。由于三聚氰胺在固化后易碎,所以纖維填料的作用是增強固化后的強度,避免清模料破裂。而顆粒填料在注塑過程中,與模腔污垢產生刮擦和碰撞,起到研磨的作用。

      在清模料中一般還有2%~10%的蠟和添加劑,分別起到離型和增強粘結的作用。

      三聚氰胺模料的作用機理有三種:

      ①粘結作用。三聚氰胺在固化后可以緊緊粘住污垢,并在離型時將污垢從模具表面拉脫。

      ②研磨作用。在注塑過程中,顆粒填料在膠道和模腔內流過,與污垢發生碰撞和刮擦,從而除去污垢,同時降低污垢與模具表面的附著力。 ③分解作用。部分清模料中所含的添加劑會滲透到污垢內部,使污垢分解,或者降低污垢與模具表面的結合力,從而增強清模效果。

      由于三聚氰胺甲醛樹脂原料便宜(一般每千克的成本為2.09~2.18美元),所以三聚氰胺的售價不高,一般在每千克9~12美元左右。也正是由于價格的原因,三聚氰胺成為封裝行業應用最為廣泛的清模材料。

      目前生產三聚氰胺清模料的廠家很多,除Nippon Carbide這樣的化學品公司外,諸如長春住工、韓國DONGJIN、三星第一毛紡、Cookson等塑封料廠商也生產三聚氰胺清模料。

      1.2 清模膠片

      傳統的清模方法,往往耗時很長,同時也消耗大量的引線框架(或者紙質框架)。為解決這個問題,清模膠片逐漸為封裝廠所采用。

      對于清模膠片的組成成分,不同的廠商有不同的配方,但經過筆者的調查,大體可以分為如下部分:

      ①清模膠片的主要成分是未硫化的順丁橡膠(BR)或者乙丙橡膠(EPR)、其重量百分比大約為50%~70%,在清模流程的溫度和壓力的作用下,橡膠開始硫化,從而使污垢和橡膠成為一體,在離型的時候將它去除。

      同傳統的三聚氰胺清模料相比,由于橡膠的粘性要高于三聚氰胺,所以,清模膠片的清模效果要好于三聚氰胺。一般用三聚氰胺需要重復清模8~10次,而如果代之以清模膠片,清洗2~3次就足夠了。

      ②二氧化硅填料,其重量百分比大約為10%~30%。其重要作用是,增強橡膠的強度和抗撕裂性,同時在清模過程中受到擠壓以及擴散時,對污垢起到研磨作用。

      ③硫化劑。

      ④催化劑和硫化促進劑,以及一定數量的離型劑。

      ⑤在橡膠中可以加入具有特定親污垢官能團的添加劑作為清潔助劑,從而使得橡膠與污垢可以更牢固地結合一起,達到更好的清模效果。日本的日東電工對這項技術申請了專利,因而,清潔助劑的技術并未得到廣泛采用。

      ⑥同時,某些清模膠片也采用一定的添加劑,可以分解底層污垢,達到更強的清模效果。如圖2所示,模具的污垢構成分為兩層結構,其中表層污垢主要是塑封料的組分,相對容易從模具上剝離出來;而底層污垢之中含有脫模劑(石蠟)以及塑封料在高溫下的部分碳化產物,同時夾雜了部分模具表面金屬鍍層的成分,因而,在底層污垢中無機物的含量較高,更難于去除。無論是三聚氰胺還是普通的清模膠條,都無法將底層污垢徹底去除。而某些特殊的添加劑可以滲透到底層污垢內部,將污垢分解,同時降低污垢對于模腔表面的黏附力,從而將底層污垢從模具上剝離。這項技術也屬于專利,被日東電工所壟斷。

      通過以上這些資料,可以總結出清模膠片的作用機理:

      ①物理粘結作用。通過橡膠的粘結作用,將污垢從模具表面拉除;

      ②化學粘結作用。通過親污垢官能團(或者清?;鶊F)完成污垢與橡膠的結合;

      ③機械研磨作用。通過二氧化硅填料在加壓后的運動,撞擊和研磨污垢;

      ④分解作用。分解污垢,達到清除底層污垢的目的。

      清模膠片的價格較因其制造廠商和品質而異,一般為每千克20~70美元,現有的制造商包括:日東電工、JINYONGTECH、Keeper、SuperCleaning等,同時諸如Donjin、三星第一毛紡等三聚氰胺廠商也在發展清模膠片。


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