CN113270330B - 一种电子元件的消泡型封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子元件的消泡型封装工艺，属于电子元件封装领域，一种电子元件的消泡型封装工艺，通过将环氧树脂层分次浇注，并在第一次浇注时，在电子元件上铺设一层内呼吸动球，后通过加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀‑复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部的空隙，有效保证电子元件上第一层环氧树脂层在使用过程中不易裂开，相较于现有技术，对电子元件的保护作用更好，后浇注第二层的环氧树脂完成封装。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件封装领域，更具体地说，涉及一种电子元件的消泡型封装工艺。
背景技术
封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB的设计和制造，因此它是至关重要的。
现有技术中，一般使用环氧树脂进行封装，但是环氧树脂浇注时，内部往往存在一定的气泡，导致成型后的环氧树脂层内存在一定的空隙，导致在实际使用时，环氧树脂层容易出现开裂的情况，导致对内部的电子元件的保护效果变差。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电子元件的消泡型封装工艺，它通过将环氧树脂层分次浇注，并在第一次浇注时，在电子元件上铺设一层内呼吸动球，后通过加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部的空隙，有效保证电子元件上第一层环氧树脂层在使用过程中不易裂开，相较于现有技术，对电子元件的保护作用更好，后浇注第二层的环氧树脂完成封装。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种电子元件的消泡型封装工艺，包括以下步骤：
S1、首先将芯片安装在基板上，然后在芯片上方铺上一层内呼吸动球；
S2、对内呼吸动球进行位置的预处理，然后进行分层浇注环氧树脂；
S3、进行第一层的环氧树脂的浇注，浇筑后对基板的下方进行加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，消除环氧树脂内部的空隙；
S4、第一层环氧树脂冷却定型后，进行第二层的环氧树脂的浇注，浇注后自然冷却，完成电子元件的封装。
进一步的，所述步骤S3中加热和急降温处理的重复次数不少于5次，次数过少，导致内呼吸动球的“呼吸”态的时长较少，导致从内部对第一层环氧树脂的震动作用效果不明显，导致对内部空隙的去除效果较差。
进一步的，所述加热和急降温处理每次重复的间隔不低于10秒，每次内呼吸动球在恢复形变后，在自身弹性以及惯性作用下，仍然会发生一定的震动，因而重复操作时中间间隔一段时间，可有效利用该震动，使对第一层环氧树脂的内震动消泡的效果更好，同时在同样的震动效果下，可以有效减少加热和急降温处理的重复次数，降低能源的浪费。
进一步的，所述加热的温度为90-110℃，急降温处理的降温速度为5-8℃/s，降温过快易导致环氧树脂局部快速凝固，其整体成型的质量，且急降温处理后的最终温度为20-25℃，该温度不低且接近室温，在急降温时使环氧树脂温度来不及下降，使得再次加热时，对于环氧树脂来说温差不易过大，使得成型的环氧树脂层更加稳定。
进一步的，所述步骤S2中内呼吸动球位置的预处理操作包括以下步骤：
S21、在内呼吸动球铺好后，使用磁板在基板下方来回移动，然后将磁板临时固定下基板下；
S22、然后通过绝缘瓷杆拨动内呼吸动球，引导内呼吸动球的光滑端与芯片接触，非光滑端向上排列，直至内呼吸动球铺匀。
进一步的，所述铺匀的标准为：芯片表面没有明显的空隙以及没有多个内呼吸动球叠在一起，从而使得形成的第一层环氧树脂层更加均匀。
进一步的，所述内呼吸动球包括外球壳以及固定连接在外球壳内底端的内呼吸球芯，所述内呼吸球芯内部填充有铁粉与高导热气体的混合物，所述外球壳和内呼吸球芯之间的空隙内饱和填充有绝缘油，一方面，绝缘油可以在电子元件外形成绝缘层，从而有效保护电子元件使其在环氧树脂意外裂开时不易被损坏，另一方面，第一层环氧树脂浇注时，在加热作用下，高导热气体带动内呼吸球芯膨胀，在饱和的绝缘油的作用下，会向外推动外挤压球，在降温后，对外挤压球的推动力消除，在重复该过程中，使本内呼吸动球呈现“呼吸”态，实现从内部对环氧树脂进行震动效果，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部由于空气而产生的部分空隙，进而有效保证电子元件直接接触的第一层的环氧树脂层的稳定性，使其在使用过程中不易裂开，相较于现有技术使其对电子元件的保护作用更好。
进一步的，所述高导热气体饱和填充，所述铁粉的体积为内呼吸球芯内容积的1/3-1/2，铁粉量过多导致内呼吸动球的重量较大，容易对电子元件产生较大的负重。
进一步的，所述外球壳外端固定连接有多个均匀分布的外挤压球，所述外挤压球内饱和填充有惰性气体，所述外挤压球与内呼吸球芯之间固定连接有拉绳，内呼吸球芯膨胀时，推动绝缘油挤压外挤压球，使外挤压球位于外球壳内的一端形变，并在内部惰性气体作用下，使位于外球壳外的一端形变膨胀，急降温时恢复形变，实现对环氧树脂的震动作用。
进一步的，所述内呼吸球芯、拉绳和外挤压球均为弹性材料制成，所述外球壳为硬质密封材料制成，使内呼吸球芯膨胀时，外球壳不易发生形变，绝缘油向外的推动力集中在多个外挤压球上，使外挤压球位于外球壳外的一端形变限度较大，对环氧树脂的震动效果更好，且拉绳处于绷直状态，在急降温时，外挤压球恢复形变，拉绳同样恢复形变，从而对外挤压球产生恢复形变的拉力，并且在惯性作用下会产生一定的颤动，使从内部对环氧树脂的震动效果更好。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案通过将环氧树脂层分次浇注，并在第一次浇注时，在电子元件上铺设一层内呼吸动球，后通过加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部的空隙，有效保证电子元件上第一层环氧树脂层在使用过程中不易裂开，相较于现有技术，对电子元件的保护作用更好，后浇注第二层的环氧树脂完成封装。
（2）步骤S3中加热和急降温处理的重复次数不少于5次，次数过少，导致内呼吸动球的“呼吸”态的时长较少，导致从内部对第一层环氧树脂的震动作用效果不明显，导致对内部空隙的去除效果较差。
（3）加热和急降温处理每次重复的间隔不低于10秒，每次内呼吸动球在恢复形变后，在自身弹性以及惯性作用下，仍然会发生一定的震动，因而重复操作时中间间隔一段时间，可有效利用该震动，使对第一层环氧树脂的内震动消泡的效果更好，同时在同样的震动效果下，可以有效减少加热和急降温处理的重复次数，降低能源的浪费。
（4）加热的温度为90-110℃，急降温处理的降温速度为5-8℃/s，降温过快易导致环氧树脂局部快速凝固，其整体成型的质量，且急降温处理后的最终温度为20-25℃，该温度不低且接近室温，在急降温时使环氧树脂温度来不及下降，使得再次加热时，对于环氧树脂来说温差不易过大，使得成型的环氧树脂层更加稳定。
（5）铺匀的标准为：芯片表面没有明显的空隙以及没有多个内呼吸动球叠在一起，从而使得形成的第一层环氧树脂层更加均匀。
（6）内呼吸动球包括外球壳以及固定连接在外球壳内底端的内呼吸球芯，内呼吸球芯内部填充有铁粉与高导热气体的混合物，外球壳和内呼吸球芯之间的空隙内饱和填充有绝缘油，一方面，绝缘油可以在电子元件外形成绝缘层，从而有效保护电子元件使其在环氧树脂意外裂开时不易被损坏，另一方面，第一层环氧树脂浇注时，在加热作用下，高导热气体带动内呼吸球芯膨胀，在饱和的绝缘油的作用下，会向外推动外挤压球，在降温后，对外挤压球的推动力消除，在重复该过程中，使本内呼吸动球呈现“呼吸”态，实现从内部对环氧树脂进行震动效果，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部由于空气而产生的部分空隙，进而有效保证电子元件直接接触的第一层的环氧树脂层的稳定性，使其在使用过程中不易裂开，相较于现有技术使其对电子元件的保护作用更好。
（7）高导热气体饱和填充，铁粉的体积为内呼吸球芯内容积的1/3-1/2，铁粉量过多导致内呼吸动球的重量较大，容易对电子元件产生较大的负重。
（8）外球壳外端固定连接有多个均匀分布的外挤压球，外挤压球内饱和填充有惰性气体，外挤压球与内呼吸球芯之间固定连接有拉绳，内呼吸球芯膨胀时，推动绝缘油挤压外挤压球，使外挤压球位于外球壳内的一端形变，并在内部惰性气体作用下，使位于外球壳外的一端形变膨胀，急降温时恢复形变，实现对环氧树脂的震动作用。
（9）内呼吸球芯、拉绳和外挤压球均为弹性材料制成，外球壳为硬质密封材料制成，使内呼吸球芯膨胀时，外球壳不易发生形变，绝缘油向外的推动力集中在多个外挤压球上，使外挤压球位于外球壳外的一端形变限度较大，对环氧树脂的震动效果更好，且拉绳处于绷直状态，在急降温时，外挤压球恢复形变，拉绳同样恢复形变，从而对外挤压球产生恢复形变的拉力，并且在惯性作用下会产生一定的颤动，使从内部对环氧树脂的震动效果更好。
附图说明
图1为本发明的主要的流程结构示意图；
图2为本发明的在重复加热和急降温处理时内呼吸动球的变化结构示意图；
图3为本发明的内呼吸动球的结构示意图；
图4为本发明的实施例2在重复加热和急降温处理时内呼吸动球的变化结构示意图；
图5为本发明的实施例2中内呼吸动球的结构示意图。
图中标号说明：
1外球壳、2内呼吸球芯、3拉绳、4外挤压球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种电子元件的消泡型封装工艺，包括以下步骤：
S1、首先将芯片安装在基板上，然后在芯片上方铺上一层内呼吸动球；
S2、对内呼吸动球进行位置的预处理，然后进行分层浇注环氧树脂；
S3、进行第一层的环氧树脂的浇注，浇筑后对基板的下方进行加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，消除环氧树脂内部的空隙；
S4、第一层环氧树脂冷却定型后，进行第二层的环氧树脂的浇注，浇注后自然冷却，完成电子元件的封装。
通过将环氧树脂层分次浇注，并在第一次浇注时，在电子元件上铺设一层内呼吸动球，后通过加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状，依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部的空隙，有效保证电子元件上第一层环氧树脂层在使用过程中不易裂开，相较于现有技术，对电子元件的保护作用更好，后浇注第二层的环氧树脂完成封装。
步骤S3中加热和急降温处理的重复次数不少于5次，次数过少，导致内呼吸动球的“呼吸”态的时长较少，导致从内部对第一层环氧树脂的震动作用效果不明显，导致对内部空隙的去除效果较差，加热和急降温处理每次重复的间隔不低于10秒，每次内呼吸动球在恢复形变后，在自身弹性以及惯性作用下，仍然会发生一定的震动，因而重复操作时中间间隔一段时间，可有效利用该震动，使对第一层环氧树脂的内震动消泡的效果更好，同时在同样的震动效果下，可以有效减少加热和急降温处理的重复次数，降低能源的浪费，加热的温度为90-110℃，急降温处理的降温速度为5-8℃/s，降温过快易导致环氧树脂局部快速凝固，其整体成型的质量，且急降温处理后的最终温度为20-25℃，该温度不低且接近室温，在急降温时使环氧树脂温度来不及下降，使得再次加热时，对于环氧树脂来说温差不易过大，使得成型的环氧树脂层更加稳定。
步骤S2中内呼吸动球位置的预处理操作包括以下步骤：
S21、在内呼吸动球铺好后，使用磁板在基板下方来回移动，然后将磁板临时固定下基板下；
S22、然后通过绝缘瓷杆拨动内呼吸动球，引导内呼吸动球的光滑端与芯片接触，非光滑端向上排列，直至内呼吸动球铺匀，铺匀的标准为：芯片表面没有明显的空隙以及没有多个内呼吸动球叠在一起，从而使得形成的第一层环氧树脂层更加均匀。
请参阅图3，内呼吸动球包括外球壳1以及固定连接在外球壳1内底端的内呼吸球芯2，内呼吸球芯2内部填充有铁粉与高导热气体的混合物，外球壳1和内呼吸球芯2之间的空隙内饱和填充有绝缘油，外球壳1外端固定连接有多个均匀分布的外挤压球4，外挤压球4内饱和填充有惰性气体，外挤压球4与内呼吸球芯2之间固定连接有拉绳3，内呼吸球芯2膨胀时，推动绝缘油挤压外挤压球4，使外挤压球4位于外球壳1内的一端形变，并在内部惰性气体作用下，使位于外球壳1外的一端形变膨胀，急降温时恢复形变，实现对环氧树脂的震动作用，内呼吸球芯2、拉绳3和外挤压球4均为弹性材料制成，外球壳1为硬质密封材料制成，使内呼吸球芯2膨胀时，外球壳1不易发生形变，绝缘油向外的推动力集中在多个外挤压球4上，使外挤压球4位于外球壳1外的一端形变限度较大，对环氧树脂的震动效果更好，且拉绳3处于绷直状态，在急降温时，外挤压球4恢复形变，拉绳3同样恢复形变，从而对外挤压球4产生恢复形变的拉力，并且在惯性作用下会产生一定的颤动，使从内部对环氧树脂的震动效果更好；
请参阅图2，一方面，绝缘油可以在电子元件外形成绝缘层，从而有效保护电子元件使其在环氧树脂意外裂开时不易被损坏，另一方面，第一层环氧树脂浇注时，在加热作用下，高导热气体带动内呼吸球芯2膨胀，在饱和的绝缘油的作用下，会向外推动外挤压球4，在降温后，对外挤压球4的推动力消除，在重复该过程中，使本内呼吸动球呈现“呼吸”态，实现从内部对环氧树脂进行震动效果，不仅有效避免从外搅动或者外施力造成引入空气的情况发生，同时还可以有效消除环氧树脂浇注时内部由于空气而产生的部分空隙，进而有效保证电子元件直接接触的第一层的环氧树脂层的稳定性，使其在使用过程中不易裂开，相较于现有技术使其对电子元件的保护作用更好高导热气体饱和填充，铁粉的体积为内呼吸球芯2内容积的1/3-1/2，铁粉量过多导致内呼吸动球的重量较大，容易对电子元件产生较大的负重。
实施例2：
请参阅图4-5，本实施例与实施例1的区别在于，不设置拉绳3，且外球壳1为弹性材料制成，外挤压球4为硬质材料制成，使在加热时，内呼吸球芯2膨胀后，外球壳1受到绝缘油的挤压后，外球壳1整体向外膨胀，从而对环氧树脂的震动范围更大，消除空隙的效果更好。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先将芯片安装在基板上，然后在芯片上方铺上一层内呼吸动球；
S2、对内呼吸动球进行位置的预处理，然后进行分层浇注环氧树脂；
S3、进行第一层的环氧树脂的浇注，浇筑后对基板的下方进行加热处理，使内呼吸动球膨胀，再进行急降温处理，使内呼吸动球恢复原状；依次多次重复加热和急降温的处理，使内呼吸动球不断重复膨胀-复原的过程，呈现“呼吸”态，从内部对环氧树脂起到震动的作用，消除环氧树脂内部的空隙；
S4、第一层环氧树脂冷却定型后，进行第二层的环氧树脂的浇注，浇注后自然冷却，完成电子元件的封装。
2.根据权利要求1所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述步骤S3中加热和急降温处理的重复次数不少于5次。
3.根据权利要求2所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述加热和急降温处理每次重复的间隔不低于10秒。
4.根据权利要求3所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述加热的温度为90-110℃，急降温处理的降温速度为5-8℃/s，且急降温处理后的最终温度为20-25℃。
5.根据权利要求1所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述步骤S2中内呼吸动球位置的预处理操作包括以下步骤：
S21、在内呼吸动球铺好后，使用磁板在基板下方来回移动，然后将磁板临时固定下基板下；
S22、然后通过绝缘瓷杆拨动内呼吸动球，引导内呼吸动球的光滑端与芯片接触，非光滑端向上排列，直至内呼吸动球铺匀。
6.根据权利要求5所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述铺匀的标准为：芯片表面没有明显的空隙以及没有多个内呼吸动球叠在一起。
7.根据权利要求1所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述内呼吸动球包括外球壳（1）以及固定连接在外球壳（1）内底端的内呼吸球芯（2），所述内呼吸球芯（2）内部填充有铁粉与高导热气体的混合物，所述外球壳（1）和内呼吸球芯（2）之间的空隙内饱和填充有绝缘油。
8.根据权利要求7所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述高导热气体饱和填充，所述铁粉的体积为内呼吸球芯（2）内容积的1/3-1/2。
9.根据权利要求7所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述外球壳（1）外端固定连接有多个均匀分布的外挤压球（4），所述外挤压球（4）内饱和填充有惰性气体，所述外挤压球（4）与内呼吸球芯（2）之间固定连接有拉绳（3）。
10.根据权利要求9所述的一种电子元件的消泡型封装工艺，其特征在于：所述内呼吸球芯（2）、拉绳（3）和外挤压球（4）均为弹性材料制成，所述外球壳（1）为硬质密封材料制成，且拉绳（3）处于绷直状态。
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