半導(dǎo)體模具發(fā)展歷程

葉文利，汪宗華，曹 杰，陶 俊，郜 銘

（安徽銅陵三佳山田科技股份有限公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部，安徽銅陵 244000）

半導(dǎo)體模具發(fā)展歷程

葉文利，汪宗華，曹 杰，陶 俊，郜 銘

（安徽銅陵三佳山田科技股份有限公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部，安徽銅陵 244000）

介紹半導(dǎo)體模具從單注射頭模具發(fā)展到雙注射頭模具、多注射頭模具，以及其它封裝方式等；通過(guò)單注射頭模具與雙注射頭模具、多注射頭模具進(jìn)行比較，可以明確半導(dǎo)體模具發(fā)展必然進(jìn)程，體現(xiàn)出現(xiàn)代半導(dǎo)體模具市場(chǎng)確實(shí)是按模具的先進(jìn)性進(jìn)行分配市場(chǎng)份額，從而推動(dòng)半導(dǎo)體模具發(fā)展歷程。

半導(dǎo)體模具；單注射頭；多注射頭；免預(yù)熱；自動(dòng)封裝

近年來(lái)，半導(dǎo)體模具發(fā)展呈多元化發(fā)展，模具的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短，新產(chǎn)品的不斷推出也加快了模具行業(yè)的更替。產(chǎn)品的更新?lián)Q代主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是為了節(jié)能省耗，另一個(gè)是為了擴(kuò)大產(chǎn)能。

半導(dǎo)體模具由單注射頭模具發(fā)展到雙注射頭模具、多注射頭模具，也是半導(dǎo)體電子產(chǎn)品由單一體發(fā)展至雙排以及多排組合的必然結(jié)果。多排產(chǎn)品是大量降低銅材、塑脂料的使用，達(dá)到節(jié)能目的，也減少許多不必要的損耗。并且從單排產(chǎn)品向雙排及多排產(chǎn)品轉(zhuǎn)變時(shí)，產(chǎn)品的產(chǎn)能也會(huì)大幅提高的。

1 單注射頭半導(dǎo)體模具

單注射頭半導(dǎo)體模具是通過(guò)連接桿旋上注射頭，然后與壓機(jī)上注射桿相連，通過(guò)壓機(jī)注射桿進(jìn)行樹(shù)脂料的注射，該模具是由上向下注射，因使用的是大料餅，又因該模具注射流動(dòng)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，會(huì)在注射流道末端給產(chǎn)品帶來(lái)一定的缺陷，如沖填不滿(mǎn)、氣孔、氣泡、溢膠等。在多注射頭模具沒(méi)有大量推廣時(shí)，該模具在封裝行業(yè)一直得到廣泛應(yīng)用，因該模具適用性還是比較強(qiáng)的[1]。

適用產(chǎn)品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及PDA、PDB等。

單注射頭半導(dǎo)體模具模面見(jiàn)圖1所示。

圖1 單注射頭半導(dǎo)體模具模面圖

2 雙注射頭半導(dǎo)體模具

雙注射頭模具也是使用大料餅的模具，相對(duì)單注射頭模具能有效縮短模具流道長(zhǎng)度，減小流道截面積，提高樹(shù)脂利用率。其優(yōu)點(diǎn)在于在采用大直徑料餅的情況下，采用了兩個(gè)料筒，這樣可以在很大程度上縮短注射樹(shù)脂流長(zhǎng)，因此遠(yuǎn)離注射末端型腔產(chǎn)品的沖填條件得到改善，氣孔、氣泡及產(chǎn)品疏松等缺陷也就得到相應(yīng)改善提高，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，且又減少了封裝樹(shù)脂的用量，降低了生產(chǎn)成本。產(chǎn)品封裝質(zhì)量大大優(yōu)于單注射頭模具。

該模具注射動(dòng)力來(lái)自于下模內(nèi)置油缸，料筒在下模。通過(guò)內(nèi)置油缸與壓機(jī)連接，在注射時(shí)運(yùn)用油壓進(jìn)行注射封裝。模盒為快換式結(jié)構(gòu)，比單注射頭模具維護(hù)更換更方便快捷。

適用產(chǎn)品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及半導(dǎo)體市場(chǎng)相關(guān)中檔產(chǎn)品。

雙注射頭半導(dǎo)體模具模面見(jiàn)圖2所示。

圖2 雙注射頭半導(dǎo)體模具模面圖

3 多注射頭半導(dǎo)體模具

多注射頭半導(dǎo)體模具是采用免預(yù)熱型小直徑樹(shù)脂（準(zhǔn)10～準(zhǔn)18 mm），與使用大料餅（單、雙注射頭）半導(dǎo)體模具相比，封裝樹(shù)脂成型固化時(shí)間要短很多。一般多注射頭半導(dǎo)體模具為60～90 s，而大料餅（單、雙注射頭）模具為120～240 s，因此生產(chǎn)效率提高了1倍以上。因注射樹(shù)脂流長(zhǎng)大大減小，因此模具生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡、氣孔、注不滿(mǎn)、金絲沖彎率超標(biāo)等現(xiàn)象可有效避免，且制品封裝質(zhì)量高，產(chǎn)品封裝工藝穩(wěn)定，樹(shù)脂利用率高。

該模具與雙注射頭半導(dǎo)體模具類(lèi)似，注射動(dòng)力來(lái)自下模內(nèi)置油缸。通過(guò)內(nèi)置油缸與壓機(jī)連接，在注射時(shí)運(yùn)用油壓進(jìn)行注射。模盒也是快換式結(jié)構(gòu)，但維護(hù)更換起來(lái)是所有模具結(jié)構(gòu)中最方便快捷、最高效的。

適 用 產(chǎn) 品 ：SOT、QFP、LQFP、TSSOP、TSOP、QFN等中高檔產(chǎn)品。

多注射頭半導(dǎo)體模具模面見(jiàn)圖3所示。

4 自動(dòng)封裝AUTO模

圖3 多注射頭半導(dǎo)體模具模面圖

封裝AUTO模是在多注射頭半導(dǎo)體模具的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，即把單個(gè)多注射頭半導(dǎo)體模具的模盒放在自動(dòng)封裝系統(tǒng)上進(jìn)行封裝。自動(dòng)封裝系統(tǒng)是集機(jī)械裝置、壓機(jī)、模具、電控于一體的集成電路后工序?qū)Ｓ梅庋b設(shè)備，自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定，技術(shù)含量高，可滿(mǎn)足各類(lèi)高密度、多引腳半導(dǎo)體的半導(dǎo)體電子產(chǎn)品的樹(shù)脂封裝。自動(dòng)封裝AUTO模它與多注射頭模具的區(qū)別在于，自動(dòng)封裝AUTO模不再是手工輔助上料方式，它是由自動(dòng)封裝系統(tǒng)全自動(dòng)擺放引線(xiàn)框架，全自動(dòng)投樹(shù)脂料進(jìn)行封裝，全自動(dòng)去除封裝后產(chǎn)品廢料后將產(chǎn)品置于料盒內(nèi)，節(jié)省大量人力。

適用產(chǎn)品：LQFP、TSSOP、BGA、QFN、CSP 等高檔產(chǎn)品。

自動(dòng)封裝AUTO模還可以進(jìn)行真空封裝。真空封裝是集成電路后工序封裝的高精度、高自動(dòng)化裝備，在封裝過(guò)程完全抽真空，解決空氣對(duì)產(chǎn)品的影響。真空封裝自動(dòng)AUTO模多用于QFN，BGA，CSP等高檔封裝產(chǎn)品。

自動(dòng)封裝系統(tǒng)AUTO模如圖4所示。

5 性能對(duì)比

單注射頭半導(dǎo)體模具與雙注射頭半導(dǎo)體模具性能對(duì)比見(jiàn)表1。

單注射頭半導(dǎo)體模具與多注射頭半導(dǎo)體模具性能對(duì)比見(jiàn)表2。

圖4 自動(dòng)封裝系統(tǒng)AUTO模

表1 單注射頭與雙注射頭半導(dǎo)體模具性能對(duì)比

表2 單注射頭與多注射頭半導(dǎo)體模具性能對(duì)比

6 結(jié) 論

由于芯片封裝技術(shù)經(jīng)歷了好幾代的變遷，從TO、DIP、SOP、QFP、BGA 到 CSP 再到 MCM，封裝形式也由傳統(tǒng)的單芯片封裝向多芯片封裝形式轉(zhuǎn)變。封裝形式的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝模具應(yīng)用技術(shù)不斷提高，傳統(tǒng)的單注射頭半導(dǎo)體模具已滿(mǎn)足不了封裝要求。半導(dǎo)體模具結(jié)構(gòu)由單注射頭模具向雙、多注射頭封裝模具及自動(dòng)封裝系統(tǒng)AUTO模方向發(fā)展。現(xiàn)已在半導(dǎo)體市場(chǎng)成功推廣應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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[1]嚴(yán)智勇，劉蕾.集成電路塑封模設(shè)計(jì)[J].模具制造，2004（4）：

Evolution of Semiconductor Die

YE Wenli，WANG Zonghua，CAO Jie，TAO Jun，GAO Ming
（The R&D Department Anhui Tongling Sanjia Yamada Tech.Co.Ltd.，Tongling 244000，China）

Abstract:This paper introduces the semiconductor die from a single injection mould to double injection mould，multi injection head mold，and other packaging methods;through the comparison of single injection mould with double injection mould，injection mould multi head，can clear the semiconductor die development inevitable process，embody the modern semiconductor die market are allocation of market share by advanced mold，so as to promote the development of semiconductor die.

Keywords:Semiconductor die；Single injection head；Multi injection head；Preheating free automatic packaging

TN305

B

1004-4507（2013）12-0021-00

2013-11-28

葉文利（1980-），男，安徽省銅陵市人，工程師，主要從事集成電路塑料封裝模、LED模具設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝編制。