熱固性塑料封裝成型對半導體器件參數數值的影響研究

徐德軍+何偉偉

摘 要 本文對熱固性塑料的基本概況進行了分析，包括其注塑方法和注意事項；研究了半導體器件直流參數測試系統，同時對其技術指標、功能原理、軟件開發等進行了分析，旨在為相關從業人員提供參考意見。

關鍵詞 熱固性塑料；封裝成型；半導體器件；參數影響

中圖分類號 TN3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0040-02

1 熱固性塑料概況

1.1 熱固性塑料

熱固性塑料的主要成分是熱固性樹脂，然后融合各種必要的添加劑，再通過交聯固化工藝注塑成形。材料在成型之前處于液態狀態，在封裝成型以后其狀態不會再發生變化，例如次軟化、熱熔等。目前比較常見的熱固性塑料種類比較多，其用途也多種多樣，例如氨基塑料、環氧塑料、醇酸塑料等。其成型工藝與熱塑性塑料成型工藝大體相同，僅僅在工藝參數上有些變化。

1.2 熱固性塑料注塑成型方法

目前比較常見的注塑成型方法為：將熱固性塑料原料倒進塑化機筒，然后塑化機筒會加熱，筒內有轉動的螺桿，使得原料熔化，并被螺桿推動，到達螺桿的頭部。當融化的原料達到注塑要求時，螺桿會前移，并以一定的注射壓力和速度將原料推入模具內。在高溫高壓條件下，原料會在模具與固化劑相互作用，發生交聯反應，釋放水、氨等低分子物質。最后當熔料降溫并徹底硬化以后，可以將其從模具中拿出，成為注塑成品。

1.3 熱固性塑料注塑成型注意事項

注塑環節十分重要，因此，在注塑過程中，熱固性塑料的熔料必須要具有較好的穩定性和流動性，在筒內的時間至少要10min，并且主要熔體在低溫的時候比較穩定，高溫的時候交聯反應十分迅速。注意機筒內加熱的介質是水，成型模具內的加熱介質是油，而且必須要用恒溫控制，盡量降低溫度波動差。注射熔體的時候，必須要把控好壓力和速度，不能過快，過快會出現推擠，還要注意調整的時候要以成品的質量為準。注塑之前要檢查螺桿頭部和噴嘴，不能有殘料，且噴嘴是敞開式的，熔料的通道要潔凈并光滑。

2 半導體器件概述

半導體器件的導電性在導體和絕緣體之間，可以充分利用這一特性，例如某些具有特殊要求的器件，可以用半導體材料來制備。隨著科技的迅速發展，傳統材料功能的弊端開始顯露，無法滿足人們的需求，因此出現了具有半導體特征的有機材料。例如一些高分子聚合物、塑料凳，甚至某些高性能的材料還會逐漸取代Si和GaAs制備的半導體材料。塑料半導體材料已經逐步被研發出來，并且具有獨特的優勢，原料容易得到、重量輕、成本低、工藝簡易、穩定性好等，而且該類半導體材料還屬于可回收的材料，真正實現環保。

3 研究方法

本文對半導體器件的直流參數測試系統進行研究，該系統的各部分技術指標及主要功能如下：計算機是運行平臺和系統核心；系統背板能夠實現各個電壓源、電流源、電壓表等模塊與計算機的通信；系統專用接口用于通信系統背板和計算機；高壓電壓源能夠供給擊穿電壓；大電流源供給測量所需的脈沖電流。通過該恒壓源能夠實現脈沖電流的測量；小電流源可以為系統提供直流電流；小電壓源為系統提供直流電壓。數字電壓表是用來測量直流電壓的，其測量范圍為1～3？000V，允許的最大誤差為±1%。矩陣開關可以實現不同模塊之間的調配，為直流參數測量工作打好基礎；測試端子可以將被測功率半導體器件進行連接。？

4 直流參數測量原理

對可測試大電流的恒壓源來施加要求的電壓，然后將小電壓源的電壓值降低，使測試的電流滿足規定值，并記錄此時電壓的數值。最后將電壓值變換升高，并將可測試的大電流記錄。脈沖大電流源的重要指標是電流的范圍，電流的范圍必須要滿足要求，在10A～500A之間，脈沖的寬度為：當50A以下的時候是100μs～10ms，在50A～500A內是300μs，允許的最大誤差是±2%，其開路電壓為4V。

脈沖大電流源的作用有很多，其中比較重要的像產生脈沖大電流，自重脈沖電流的幅度范圍在60A～600A之間，其脈沖的寬度應該按照相關標準來確定。在該項目中，最重要的就是模塊的研制，其研制過程融合了電容充放電原理，所以在實際應用中，能夠通過變壓器來實現電容器矩陣的充電功能，在實現一個定值的時候，也可以通過相關軟件來進行通斷時間的控制，從而生成脈沖大電流。但是該技術難度非常的大，尤其是在實施過程中，采取何種方式來達到脈沖電流的精度是非常難的，同時怎樣配合大功率精密電阻去實現脈沖電流的精確性也是很難得，另外值得一提的就是電容充放電矩陣容抗的影響，其影響非常大，如何降低也是其關鍵點之一。基于以上幾個重點和難點，在該設計中，技術人員融合了值電容并聯的技術，通過該技術能夠有效滿足對電容值的需求，同時也能夠降低因為電容過大而導致的高阻抗特性。

5 技術指標的保證

硬件設計最為重要的基礎就是保證技術的指標，因此針對該設計的實際情況，技術人員進行了相關的優化設計，本文重點對小電壓源和小電流源兩個部分進行相關的分析。二者的技術指標都強調了電壓、電流等，其電壓的范圍要保持在-20V～20V，并且誤差不能超過1%；其電流的允許范圍是：20mA～30A之間，能夠接受的最大允許為1%，超過之后穩定性會下降；其開路電壓為一個定值，再本設計中為10V。

在本研究實驗中，采取了以下幾種措施來保證實驗的精確性：首先是數模轉換芯片方面，對于數模轉換芯片本研究選用了目前比較主流芯片，具有完整的雙通道，其中一個通道可以給電路提供驅動的電壓以及電流，另外一個能夠提供鉗位電壓和電流。而且12位輸出的精度比較高，DAC精度為±0.032%；而且還具有電壓輸出數模轉換器，能夠避免塌陷導致的精度下降，并可以進行噪聲處理。

其次，在電壓分擋模式切換方面，本研究使用了串聯方式，該方式能夠配合出不同的阻值，因為如果是并聯的話，在繼電器進行切換的時候，會構成反饋環路，主運放開環所輸出的電壓非常接近電源值，從而影響精度；另外輸出端并沒有直接與負載連接，當測試元件的等效電阻比較小的時候，受到線損的影響，會出現測試誤差，所以在本研究中，采用了開爾文電橋接法；并且為了防止地電源的干擾，研究人員把FORCE包裹起來，從而形成等電位，保證了研究數據的精度；最后就是研究人員在電路板走線的時候，嚴格杜絕了直角走線的方式，從而降低了噪聲輻射和耦合度，并且還能減小耦合噪聲。

6 結論

本文從熱固性塑料的概況出發，總結了注塑方法和注意事項；同時研究了半導體器件直流參數測試系統的技術指標、功能原理、軟件開發等，旨在為熱固性塑料封裝成型對半導體器件參數數值的影響研究提供意見。相關技術人員在參考本意見的時候，需要結合實際情況，對其進行適當的優化和改進，以求能夠更好地？應用。

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