一種節能型伺服泵半導體封裝壓機

張作軍,田 征，石 旋，蔡傳輝，馮建偉

（安徽銅陵榮鑫機械有限公司，安徽銅陵 244000）

一種節能型伺服泵半導體封裝壓機

張作軍,田 征，石 旋，蔡傳輝，馮建偉

（安徽銅陵榮鑫機械有限公司，安徽銅陵 244000）

介紹了芯片封裝的生產工藝和難點，以及普通封裝壓機和節能型伺服泵半導體封裝壓機的區別，分析了伺服系統對封裝工藝的適應性，總結了使用節能型伺服泵半導體封裝壓機進行芯片封裝的優勢。

封裝，節能,伺服泵，精準

半導體集成電路封裝壓機，作為半導體集成電路生產中的關鍵工藝設備，其性能直接影響封裝產品的質量。隨著封裝產業的不斷發展，產品利潤逐步降低，節能環保也越來越受重視，因此，開發出節能并適合封裝的壓機就顯得非常重要。

1 芯片封裝的生產工藝及難點

1.1 芯片封裝的生產工藝

芯片封裝的生產工藝如圖1所示。模具復位后，放入承載芯片的引線框架（以下簡稱框架），壓機活動臺板快速上升，升到軟合模位后進行慢速上升，到達加壓位后進行加壓，壓力達到設定數值后開始環氧樹脂料餅注射，最開始是快速注射，注射頭碰到樹脂產生壓力后進行慢速注射，達到設定壓力后開始固化，固化完成后注射頭退回，壓機活動臺板下降到起始位置，取出封裝好的產品完成整個生產過程。

根據封裝的動作順序可以分為注射回復、合模回復、清模循環三種方式。注射回復和合模回復主要區別在于固化完成后注射回復是注射頭先返回，然后壓機活動臺板下降而合模回復是固化完成后注射頭先返回一段距離在下沖一次后返回，然后壓機活動臺板下降。清模循環適用于清模膠條，不使用注射。

圖1 封裝工藝工作時序圖

1.2 芯片封裝的生產工藝難點

芯片封裝不僅起到集成電路芯片內鍵合點與外部進行電氣連接的作用，也為集成電路芯片提供了一個穩定可靠的工作環境，對集成電路芯片起到機械或環境保護的作用，從而集成電路芯片能夠發揮正常的功能，并保證其具有高穩定性和可靠性。集成電路封裝質量的好壞，對集成電路總體的性能優劣關系很大。

對芯片封裝質量產生影響的因素主要有以下幾種：

模具溫度、固化時間、注射壓力和時間、合模壓力。

其中最難控制的就是注射壓力，壓力過低，會導致模具注不滿，廢品率提高；壓力過高，會導致芯片上金絲被沖彎，也會增加廢品率；注射壓力如果波動過大也會對產品質量產生影響，增加廢品率。因此，更準確控制注射壓力也是封裝壓機發展的方向。

2 普通封裝壓機和節能型伺服泵半導體封裝壓機的區別

2.1 動力部分

普通封裝壓機為保證流量和壓力通常使用一個電機帶動雙聯泵，一個低壓泵提供大流量，一個高壓泵提供高壓力，在使用過程中電機始終保持滿負荷輸出，流量和壓力主要通過閥件來進行調控，多余的流量通過溢流閥排回油箱。

節能型伺服泵半導體封裝壓機采用伺服電機帶動一個齒輪泵，流量和壓力都通過伺服電機轉速來調節，沒有多余的流量。

2.2 液壓部分

普通封裝壓機的油路圖如圖2所示，閥件多，模塊加工復雜，價格高，維修保養困難。

圖2 普通壓機液壓原理圖

節能型伺服泵半導體封裝壓機油路圖如圖3所示，閥件少，模塊簡單，價格高，維修保養容易。

圖3 節能型伺服泵半導體封裝壓機液壓原理圖

2.3 操作方面

普通封裝壓機閥件都為手控閥，需要手動調節壓力流量對不同產品需要做相應的調整，操作復雜，對員工要求高。

節能型伺服泵半導體封裝壓機所有參數都輸入PLC內，調整壓力流量只需要在觸摸屏上輸入相應的數值即可，并且根據產品不同設置不同的配方更換產品工藝只需更換配方就可以完成，操作簡單。

2.4 油箱部分

普通封裝壓機由于泵始終運轉，液壓油在不斷運動，會產生很大的熱量導致油溫上升，因此必須使用油冷卻器對液壓油進行降溫，對工廠來說就必須要增加水循環系統供油冷卻器使用，而且，為保證油溫，必須保證足夠的油量，因此油箱體積和使用油量（約300L）都會較大。

節能型伺服泵半導體封裝壓機只使用伺服電機，會根據需要的流量和壓力提供相應的轉速，所以油溫上升很慢，因此不需要油冷卻器，并且可以使用較少的油量（約120 L）。

3 伺服系統對封裝工藝的適應性

從芯片的生產工藝我們可以看出，封裝主要分成兩個部分：合模和注射，合模又分為兩個階段：快速和慢速，合模快速段需要大流量低壓力，合模慢速段需要小流量高壓力，總的功率需求不高，因此伺服系統的高可控性就最適合這種工藝。對于芯片生產來說最難控制的就是注射壓力，注射壓力的穩定是保證產品質量的關鍵，伺服電機可以根據工況實時調整自己的轉速始終保持一個穩定的輸出壓力，并且伺服系統是閉環系統，響應速度快，反應靈敏也最適用于這種工藝。

4 使用節能型伺服泵半導體封裝壓機進行芯片封裝的優勢

伺服泵系統通過伺服電機適時控制油泵，可以根據執行機構所需實際流量、壓力信號精確控制油泵轉速及位置油泵出口壓力，真正實現了液壓流量、壓力的精確輸出。與普通封裝壓機相比在液壓執行環節上節能達到80%以上。

由于采用了伺服泵系統，使得整機液壓油路簡化，省卻后級多個分支油路，大大減少了原有系統的液壓管路，使得系統維護更加方便，降低了液壓回路故障概率。

由于伺服系統通過伺服電機控制油泵轉速實現液壓流量、壓力雙閉環控制，可以實現幾乎為零的無功溢流消耗。大大降低了由于壓力油溢流導致的油溫升高，使得油溫溫升很小，通過自然散熱就能將油溫控制在正常工作溫度以下，省卻了冷卻水安裝使用及消耗。同時也可以將油箱容量降低，減少液壓油的使用量。

采用伺服泵系統，在整機電氣控制系統上可以實現不同工藝階段的流量（速度）、壓力參數的數字化設定操作，并且通過流量、壓力雙閉環控制，以及伺服電機低慣量，高響應速度特點使得整機控制精度、動作響應速度的提高。

4 結束語

目前國內半導體封裝行業蓬勃發展，封裝技術不斷進步，封裝設備也在不斷更新換代。高效節能環保越來越被企業所重視，所以研發新設備替代老設備也是必然趨勢。通過近兩年的使用，節能型伺服泵半導體封裝壓機越來越為市場認可，已漸漸取代了普通型封裝壓機，成為封裝工藝最好的工藝設備。

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[1]李可為.集成電路芯片封裝技術[M].北京：電子工業出版社，2010.

[2]中國電子學會電子制造與封裝技術分會.電子封裝工藝設備[M].北京：化學工業出版社，2012.

The High Ability Servo Pump Manual Press Machine on Semiconductor

ZHANG Zuojun，TIAN Zheng，SHI Xuan，CAI Chuanhui，FENG Jianwei
（Anhui Tongling Rongxin Machine Co.,Ltd.，Tongling 244000）

Abstract:This paper introduces the difficult point and the production process,and introduces the difference about the normal manual press machine and the save energy servo pump manual press machine.At the same time,this paper introduces the packing process adaptability on this type manual press machine.It summarizes the advantage on chip packing with the save energy servo pump manual press machine.

Keywords:Packing；Save energy；Servo pump；Precision

TN305

B

1004-4507（2013）12-0017-01

2013-09-04

張作軍（1979-）男，漢，安徽省銅陵市，工程師，主要從事集成電路封裝系統，LED封裝設備設計、研發。