环氧塑封料生产工艺流程具体条件,430f149有几种封装类型 -爱游戏平台

目 录

摘 要 1 abstract 2 1 绪论 3 1.1环氧树脂的基本性质 3 1.2 环氧树脂的特点和用途 3 1.3环氧树脂发展的历史、现状及趋势 3 1.3.1环氧树脂的发展历史 4 1.3.2环氧树脂的生产现状 4 1.3.3 环氧树脂的发展趋势 5 1.4本设计的目的、意义及内容 5 1.4.1本设计的目的 5 1.4.2本设计的意义 6 1.4.3 设计的内容 6 2 环氧树脂生产工艺的比较与确定 7 2.1环氧树脂生产工艺的选择 7 2.2一步法生产环氧树脂的主要原材料规格及性质 7 2.2.1一步法生产环氧树脂的主要原材料规格 7 2.2.2一步法环氧树脂生产的主要原材料的性质 8 2.3 一步法生产环氧树脂工艺流程图 11 2.4一步法生产环氧树脂的工艺流程图的说明 11 3 物料衡算 13 3.1 设计依据 13 3.2 原料用量计算 14 3.3 缩合工段物料衡算 15 3.3.1 一次反应 15 3.3.2回收过量环氧氯丙烷 17 3.3.3 环氧树脂收集 18 4 热量衡算 20 4.1计算依据 20 4.1.1 主要符号参数 20 4.1.2主要计算公式 21 4.2 常用热力学数据 22 4.2.1 比热容 22 4.2.2 汽化热 22 4.3 缩合工段热量衡算 23 4.3.1反应阶段 23 4.4 热量衡算数据汇总 25 5 设备的设计与选型和管道尺寸设计 26 5.1 溶解釜的设计 26 5.1.1 选材 26 5.1.2 确定参数 26 5.1.3 计算筒体厚度 26 5.1.4 计算封头厚度 27 5.1.5 校核筒体和封头的水压试验强度 27 5.2 反应釜的设计 28 5.2.1 选材 28 5.2.2 确定参数 28 5.2.3 计算筒体厚度 28 5.2.4 计算封头厚度 29 5.2.5 校核筒体和封头的水压试验强度 29 5.3 回流脱水冷凝器的设计 30 5.3.1 定性温度 30 5.3.2 热负荷计算 30 5.3.3 确定流体的流径 30 5.4 过滤器的设计 31 5.4.1 选材 31 5.4.2 确定参数 31 5.4.3 计算筒体厚度 32 5.4.4 校核筒体和封头的水压试验强度 32 5.5 接管的设计 33 5.6 主要反应设备的技术参数汇总 33 5.7 接管及夹套的技术参数汇总 35 6 经济效益初步核算 36 6.1 项目投资估算 36 6.2 产品成本估算 36 6.3财务评估 36 参考文献 38 致 谢 39 附 表 40 毕业设计（论文）课题任务书 40 本科生毕业论文开题报告 40 毕业设计(论文)工作进度检查表 47 毕业设计（论文）指导教师评阅表 48 毕业设计（论文）评阅评语表 49 毕业设计（论文）答辩资格审查表 50 2 环氧树脂生产工艺的比较与确定 2.1环氧树脂生产工艺的选择 液态双酚a型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种：一步法和两步法。一步法又可分为一次加碱法和两次加碱法：两步法又可分为间歇法和连续法。 一步法工艺是把双酚a和环氧氯丙烷在naoh作用下进行缩聚，即开环和闭环反应在同一反应条件下进行。目前国内产量最大的e-44型环氧树脂就是采用一步法工艺合成的。 两步法工艺是双酚a和环氧氯丙烷在催化剂作用下，第一步通过加成反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体，第二步在naoh存在下进行闭环反应，生成环氧树脂。两步法的优点是：反应时间短：操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。国产e-51、e-54环氧树脂就是采用两步法工艺合成的。 固态双酚a型环氧树脂的合成方法大体上也可分为两种：一步法和两步法。一步法又可分为水洗法，溶剂萃取法和溶剂法。两步法又可分为本体聚合法和催化剂聚合法。 2.2一步法工艺的基本概述 一步法（国外称taffy法）工艺是将双酚a与环氧氯丙烷在naoh作用下进行缩聚反应，用于制造中等分子量的固态环氧树脂。国内生产的e-20、e-14、e-12等环氧树脂基本上均采用此法。其中水洗法是先将双酚a溶于10％的naoh水溶液中，在一定温度下一次性迅速加入环氧氯丙烷使之反应，控温。反映完毕后静置，除去上层碱水后用沸水洗涤十几次，除去树脂中的残碱及副产物盐类，然后脱水得到成品。溶剂萃取法与水洗法基本相同，只是在后处理工序中除去上层碱水后，加入有机溶剂萃取树脂，能明显改善洗涤效果（洗3-4次即可），然后在经水洗、过滤、脱溶剂即得到成品。此法产品杂质少，树脂透明度好，国内生产厂多采用此方法。溶剂法是先将双酚a、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中搅拌、加热溶解，然后再50-75℃滴加naoh水溶液，使其反应，到达反映终点后，在加入大量有机溶剂进行萃取，在经过水洗、过滤、脱溶剂即得成品。此法反应温度易控制，成品树脂透明度好，杂质少，收率高，关键是溶剂的选择。 2.3二步法工艺的基本概述 两步法（国外称advancement法）工艺是将低分子量液态e型环氧树脂和双酚a加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树脂，如e-10、e-06、e-03等都采用此方法合成。两步法工艺国内有两种方法。其中本体聚合法是将液态双酚a型环氧树脂和双酚a在反应釜中先加热溶解后，在200℃高温反应2h即可得到产品，此法是在高温进行反应，所以副反应多，生成物中有支链结构，不仅环a型环氧树脂和双酚a在反应釜中加热至80-120℃使其溶解，然后加入催化剂使之反应，让其放热自然升温，放热完毕冷至150-170℃反应1.5h经过滤即得成品。 2.4比较 在质量上后者明显优于前者。一步法合成，反应是在水中呈乳状液进行的。在制 备高相对分子质量树脂时，后处理较困难。制得的树脂相对分子质量分布较宽，有机氯含量高。 不易得到环氧值高、软化点亦高的产品，以适应粉末涂料的要求。而二步法合成时，反应呈均相 进行，链增长反应较平稳，因而制得的树脂相对分子质量分布较窄，有机氯含量较低，环氧值和 软化点可通过配比和反应温度来控制和调节。具有工艺简单、操作方便、设备少、工时短、无三 废、一次反应即可、产品质量易控制和调节等优点，因此日益受到重视。该反应的缺点是从树脂中除去催化剂困难，而催化剂有一定乳化作用，还对树脂的固化过程有影响，能缩短树脂的使用寿命。 本实验因为产量低，所以用一步法

单玉来，李云芝

(汉高华威电子有限公司，江苏连云港222006)

摘要：简要介绍了环氧塑封料可靠性、流动性、内应力等性能及影响因素；对环氧塑封料与铜框架失效机理进行了分析，包括试验方法等内容，并对封装器件中产生的气孔、油斑问题，从环氧塑封料性能改进方面作了分析，这些都是为了保证最后成品的质量和可靠性，另外对其他器件封装缺陷也作了简要叙述

环氧塑封料是一种微电子封装材料，它主要应用于半导体芯片的封装保护。环氧封料以其

低成本、高生产效率以及合理的可靠性等特点，已经成为现代半导体封装最常见最重要的封装材料之一。它的发展是紧跟半导体技术以及半导体封装技术的发展而发展，同时环氧塑封料技术的发展促进了半导体技术和半导体封装技术的向前发展。电子封装是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。电子封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，使电路芯片免受周围环境的影响，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。在封装过程中，器件封装很容易由于多种原因而导致早期失效，这些缺陷产生的根源很多，可导致在塑封体各个部位产生?系列的失效模式和失效机理，有些缺陷很自然的归类于热机性能造成的，而其他的缺陷通常和一些特殊的制程有关系，以下主要从环氧塑封料的性能方面讨论与器件封装缺陷的关系。

1环氧塑封料性能分析

1．1环氧塑封料的可靠性分析

影响环氧塑封料可靠性的因素很多，有一致性问题

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一文看懂：芯片ic的封装/测试流程?

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流程

ic package (ic的封装形式)指芯片(die)和不同类型的框架(l/f)和塑封料(emc)形成的不同外形的封装体。

ic package种类很多，可以按以下标准分类：

按封装材料划分为：

金属封装、陶瓷封装、塑料封装

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金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品;

陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产品，占少量商业化市场;

塑料封装用于消费电子，因为其成本低，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分的市场份额;

按照和pcb板连接方式分为：

pth封装和smt封装

pth-pin through hole, 通孔式;

smt-surface mount technology，表面贴装式。

目前市面上大部分ic均采为smt式的

按照封装外型可分为：

sot、soic、tssop、qfn、qfp、bga、csp等;

决定封装形式的两个关键因素:

封装效率。芯片面积/封装面积，尽量接近1:1;

引脚数。引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加;

其中，csp由于采用了flip chip技术和裸片封装，达到了 芯片面积/封装面积=1:1，为目前最高级的技术;

qfn—quad flat no-lead package 四方无引脚扁平封装soic—small outline ic 小外形ic封装tssop—thin small shrink outline package 薄小外形封装qfp—quad flat package 四方引脚扁平式封装bga—ball grid array package 球栅阵列式封装csp—chip scale package 芯片尺寸级封装ic package structure(ic结构图)

raw material in assembly(封装原材料)【wafer】晶圆

【lead frame】引线框架

提供电路连接和die的固定作用;

主要材料为铜，会在上面进行镀银、 nipdau等材料;

l/f的制程有etch和stamp两种;

易氧化，存放于氮气柜中，湿度小 于40%rh;

除了bga和csp外，其他package都会采用lead frame， bga采用的是substrate;

【gold wire】焊接金线

实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接;

金线采用的是99.99%的高纯度金;

同时，出于成本考虑，目前有采用铜 线和铝线工艺的。优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低;

线径决定可传导的电流;0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils;

mold compound塑封料/环氧树脂主要成分为：环氧树脂及各种添加剂(固化剂，改性剂，脱 模剂，染色剂，阻燃剂等);

主要功能为：在熔融状态下将die和lead frame包裹起来， 提供物理和电气保护，防止外界干扰;

存放条件：零下5°保存，常温下需回温24小时;

【epoxy】银浆

成分为环氧树脂填充金属粉末(ag);有三个作用：将die固定在die pad上; 散热作用，导电作用;

-50°以下存放，使用之前回温24小时;

fol– front of line前段工艺

fol– back grinding背面减薄

将从晶圆厂出来的wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度(8mils~10mils);

磨片时，需要在正面(active area)贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度;

fol– wafer saw晶圆切割

将晶圆粘贴在蓝膜(mylar)上，使得即使被切割开后，不会散落;

通过saw blade将整片wafer切割成一个个独立的dice，方便后面的 die attach等工序;

wafer wash主要清洗saw时候产生的各种粉尘，清洁wafer;

fol– 2nd optical inspection二光检查

主要是针对wafer saw之后在显微镜下进行wafer的外观检查，是否有出现废品。

fol– die attach 芯片粘接

芯片拾取过程：

1、ejector pin从wafer下方的mylar顶起芯片，使之便于 脱离蓝膜;

2、collect/pick up head从上方吸起芯片，完成从wafer 到l/f的运输过程;

3、collect以一定的力将芯片bond在点有银浆的l/f 的pad上，具体位置可控;

4、bond head resolution：x-0.2um;y-0.5um;z-1.25um;

5、bond head speed：1.3m/s;

fol– epoxy cure 银浆固化

银浆固化：

175°c，1个小时; n2环境，防止氧化：

die attach质量检查：

die shear(芯片剪切力)

fol– wire bonding 引线焊接

利用高纯度的金线(au) 、铜线(cu)或铝线(al)把 pad 和 lead通过焊接的方法连接起来。pad是芯片上电路的外接 点，lead是 lead frame上的 连接点。

w/b是封装工艺中最为关键的一部工艺。

fol– 3rd optical inspection三光检查

eol– end of line后段工艺

eol– molding(注塑)

eol– laser mark(激光打字)

在产品(package)的正面或者背面激光刻字。内容有：产品名称，生产日期，生产批次等;

eol– post?mold cure(模后固化)

用于molding后塑封料的固化，保护ic内部结构，消除内部应力。cure temp：175 /-5°c;cure time：8hrs

eol– de-flash(去溢料)

目的：de-flash的目的在于去除molding后在管体周围lead之间 多余的溢料; 方法：弱酸浸泡，高压水冲洗;

eol– plating(电镀)

利用金属和化学的方法，在leadframe的表面 镀上一层镀层，以防止外界环境的影响(潮湿 和热)。并且使元器件在pcb板上容易焊接及 提高导电性。

电镀一般有两种类型：

pb-free：无铅电镀，采用的是>99.95%的高纯 度的锡(tin)，为目前普遍采用的技术，符合 rohs的要求;

tin-lead：铅锡合金。tin占85%，lead占 15%，由于不符合?rohs，目前基本被淘汰;

eol– post annealing bake(电镀退火)

目的：让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间，目的在于 消除电镀层潜在的晶须生长(whisker growth)的问题; 条件：150 /-5c; 2hrs;

eol– trim&form(切筋成型)

trim：将一条片的lead frame切割成单独的unit(ic)的过程; form：对trim后的ic产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状， 并放置进tube或者tray盘中;

eol– final visual inspection(第四道光检)

在低倍放大镜下，对产品外观进行检查。主要针对eol工艺可能产生的废品：例如molding缺陷，电镀缺陷和trim/form缺陷等;