CN113345811A - 一种集成电路引气消泡式封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成电路引气消泡式封装工艺，属于电路封装技术领域，本发明可以通过在基板上侧安装消泡网的方式，并利用移动的磁场来吸引消泡网上的消泡球做无规则运动，一方面可以改善环氧树脂的流动性和填充性，加速气体排出，另一方面可以对残存的气体进行挤压，利用引气绳移速快于环氧树脂流动速度的特点，从而产生空隙区域引导气体通过引气绳迁移至消泡球附近，然后消泡球基于负压原理对气体进行吸收，并且在环氧树脂的固化过程中，消泡球自主触发局部收缩动作，从而对吸收的气体进行包裹，避免气体逃逸至环氧树脂内形成气泡，消泡球预留在环氧树脂内还可以增强塑封体的强度，显著提高封装质量。
Description
技术领域
本发明涉及电路封装技术领域，更具体地说，涉及一种集成电路引气消泡式封装工艺。
背景技术
集成电路的封装是将芯片包裹在电路板上，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害的一种工艺技术。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路，进而造成电学性能下降。
集成电路的封装经过插入式、表面安装式的变革以后，一种新的封装结构—直接粘结式已经经过研制、试用达到了具有商品化的价值，并且取得了更大的发展。直接粘结式封装其所以能够迅速发展，最重要的因素是它能适用于多引线、小间距、低成本的大规模自动化或半自动化生产，并且简化了封装结构和组装工艺。
集成电路每过1-2年存储容量便增长几倍，芯片的塑封外形正向小型化。薄型化方向发展。因此，半导体封装业显得日益重要，对塑封模具提出了更高的要求。封装材料(塑封料)是以环氧树脂为基水成分添加了各种添加剂的混合物，只有耐湿、耐燃、易保存、流动充填性好、电绝缘性高、应力低、强度大、可靠性好等特点，长期以来，一直应用于集成电路及半导体、无源器件的表面低压封装。
但是现有的注塑工艺容易出现气孔缺陷，气泡的产生不仅使塑封体强度降低，而且耐湿性、电绝缘性能大大降低，对集成电路安全使用的可靠性将产生很大的影响，情况严重的将导致集成电路制造失败，对于电器的使用留下安全隐患。
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集成电路引气消泡式封装工艺，可以通过在基板上侧安装消泡网的方式，并利用移动的磁场来吸引消泡网上的消泡球做无规则运动，一方面可以改善环氧树脂的流动性和填充性，加速气体排出，另一方面可以对残存的气体进行挤压，利用引气绳移速快于环氧树脂流动速度的特点，从而产生空隙区域引导气体通过引气绳迁移至消泡球附近，然后消泡球基于负压原理对气体进行吸收，并且在环氧树脂的固化过程中，消泡球自主触发局部收缩动作，从而对吸收的气体进行包裹，避免气体逃逸至环氧树脂内形成气泡，消泡球预留在环氧树脂内还可以增强塑封体的强度，显著提高封装质量。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种集成电路引气消泡式封装工艺，包括以下步骤：
S1、将集成电路印制至基板上，在基板上侧安装消泡网，消泡网包括多个均匀分布的消泡球，消泡球之间连接有引气绳；
S2、在基板周围安装注塑模具，然后向注塑模具的浇注口注入环氧树脂；
S3、在注塑模具上方施加移动的磁场，且磁场时断时续，吸引消泡球在环氧树脂内做不规则的运动，引气绳在同步运动的同时将气体引至消泡球内；
S4、待环氧树脂固化形成塑封体后，取下注塑模具即可。
进一步的，所述基板采用氧化铝基板、玻纤增强环氧树脂板或玻璃基板中的任意一种。
进一步的，所述消泡球包括绝缘球体，所述绝缘球体外表面上开设有多个均匀分布的消泡槽，所述消泡槽中间部位连接有临时封层、温控囊环和负压膜，所述临时封层覆盖于负压膜的外表面，所述温控囊环覆盖于临时封层的外表面，所述引气绳贯穿临时封层与负压膜连接，正常状态下由临时封层对负压膜进行隔离防护，在浇注环氧树脂后临时封层熔化后，负压膜内空间形成负压，对环氧树脂内的气体进行吸收，并在固化时温控囊环对负压膜形成覆盖包裹，避免气体逃逸出去。
进一步的，所述消泡槽底壁与负压膜之间连接有多根交错分布的阻气纤维丝，阻气纤维丝一方面可以对负压膜进行定形，保持负压膜内的负压环境，另一方面在吸收气体后，在阻气纤维丝的阻拦下提高气体的流动阻力，不易出现逃逸现象。
进一步的，所述临时封层采用熔点低于环氧树脂的热熔性树脂材料制成，所述负压膜采用防水透气膜制成。
进一步的，所述温控囊环包括形变胶囊、热膨胀杆和磁吸点，所述磁吸点镶嵌连接于形变胶囊靠近引气绳的一端，所述形变胶囊和热膨胀杆均连接于消泡槽侧壁上，且热膨胀杆位于形变胶囊内侧并向消泡槽开口处的方向延伸，热膨胀杆在吸热后膨胀，迫使形变胶囊向消泡槽口处进行延伸，从而拉动磁吸点离开引气绳，对负压膜实现开放，在临时封层熔化后可以充分吸收气体，并且在固化时热膨胀杆恢复初始尺寸，形变胶囊复位重新对负压膜进行覆盖包裹。
进一步的，所述形变胶囊内采用柔性材料制成，且形变胶囊内填充有水晶胶，所述热膨胀杆采用受热膨胀材料制成，形变胶囊内的水晶胶在加热状态下具有流动性，从而跟随形变胶囊进行形变，在受到引气绳的刺裂后，水晶胶释放出来充斥于形变胶囊内侧，然后固化形成高强度的包裹，气体不易出现逃逸现象。
进一步的，所述引气绳包括弹力绳、磁吸端和多根尖刺，所述弹力绳通过磁吸端与临时封层连接，所述尖刺均匀镶嵌于磁吸端外表面上，弹力绳引导过来的气体可以直接进入到消泡槽内，然后在负压膜内的负压作用下被吸收，磁吸端可以吸附磁吸点主动靠近，使得形变胶囊对负压膜进行覆盖，其中尖刺可以刺破形变胶囊释放出水晶胶进行胶粘固封。
进一步的，所述步骤S2中注入环氧树脂之前先充填惰性气体来排出注塑模具内的空气，所述惰性气体优选为氮气，可以显著降低注塑模具内的空气含量，氮气相对于空气来说绝缘性更高性质更加稳定。
进一步的，所述步骤S2中环氧树脂的注塑温度为170-180℃，注塑压力为1-5Mpa。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过在基板上侧安装消泡网的方式，并利用移动的磁场来吸引消泡网上的消泡球做无规则运动，一方面可以改善环氧树脂的流动性和填充性，加速气体排出，另一方面可以对残存的气体进行挤压，利用引气绳移速快于环氧树脂流动速度的特点，从而产生空隙区域引导气体通过引气绳迁移至消泡球附近，然后消泡球基于负压原理对气体进行吸收，并且在环氧树脂的固化过程中，消泡球自主触发局部收缩动作，从而对吸收的气体进行包裹，避免气体逃逸至环氧树脂内形成气泡，消泡球预留在环氧树脂内还可以增强塑封体的强度，显著提高封装质量。
(2)消泡球包括绝缘球体，绝缘球体外表面上开设有多个均匀分布的消泡槽，消泡槽中间部位连接有临时封层、温控囊环和负压膜，临时封层覆盖于负压膜的外表面，温控囊环覆盖于临时封层的外表面，引气绳贯穿临时封层与负压膜连接，正常状态下由临时封层对负压膜进行隔离防护，在浇注环氧树脂后临时封层熔化后，负压膜内空间形成负压，对环氧树脂内的气体进行吸收，并在固化时温控囊环对负压膜形成覆盖包裹，避免气体逃逸出去。
(3)消泡槽底壁与负压膜之间连接有多根交错分布的阻气纤维丝，阻气纤维丝一方面可以对负压膜进行定形，保持负压膜内的负压环境，另一方面在吸收气体后，在阻气纤维丝的阻拦下提高气体的流动阻力，不易出现逃逸现象。
(4)温控囊环包括形变胶囊、热膨胀杆和磁吸点，磁吸点镶嵌连接于形变胶囊靠近引气绳的一端，形变胶囊和热膨胀杆均连接于消泡槽侧壁上，且热膨胀杆位于形变胶囊内侧并向消泡槽开口处的方向延伸，热膨胀杆在吸热后膨胀，迫使形变胶囊向消泡槽口处进行延伸，从而拉动磁吸点离开引气绳，对负压膜实现开放，在临时封层熔化后可以充分吸收气体，并且在固化时热膨胀杆恢复初始尺寸，形变胶囊复位重新对负压膜进行覆盖包裹。
(5)形变胶囊内采用柔性材料制成，且形变胶囊内填充有水晶胶，热膨胀杆采用受热膨胀材料制成，形变胶囊内的水晶胶在加热状态下具有流动性，从而跟随形变胶囊进行形变，在受到引气绳的刺裂后，水晶胶释放出来充斥于形变胶囊内侧，然后固化形成高强度的包裹，气体不易出现逃逸现象。
(6)引气绳包括弹力绳、磁吸端和多根尖刺，弹力绳通过磁吸端与临时封层连接，尖刺均匀镶嵌于磁吸端外表面上，弹力绳引导过来的气体可以直接进入到消泡槽内，然后在负压膜内的负压作用下被吸收，磁吸端可以吸附磁吸点主动靠近，使得形变胶囊对负压膜进行覆盖，其中尖刺可以刺破形变胶囊释放出水晶胶进行胶粘固封。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明消泡球正常状态下的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明引气绳的结构示意图；
图5为本发明消泡球消泡状态下的结构示意图。
图中标号说明：
1引气绳、11弹力绳、12磁吸端、13尖刺、2绝缘球体、3临时封层、4温控囊环、41形变胶囊、42热膨胀杆、43磁吸点、5阻气纤维丝、6负压膜。
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1，一种集成电路引气消泡式封装工艺，包括以下步骤：
S1、将集成电路印制至基板上，在基板上侧安装消泡网，消泡网包括多个均匀分布的消泡球，消泡球之间连接有引气绳1；
S2、在基板周围安装注塑模具，然后向注塑模具的浇注口注入环氧树脂；
S3、在注塑模具上方施加移动的磁场，且磁场时断时续，吸引消泡球在环氧树脂内做不规则的运动，引气绳1在同步运动的同时将气体引至消泡球内；
S4、待环氧树脂固化形成塑封体后，取下注塑模具即可。
基板采用氧化铝基板、玻纤增强环氧树脂板或玻璃基板中的任意一种。
请参阅图2-3，消泡球包括绝缘球体2，绝缘球体2外表面上开设有多个均匀分布的消泡槽，消泡槽中间部位连接有临时封层3、温控囊环4和负压膜6，临时封层3覆盖于负压膜6的外表面，温控囊环4覆盖于临时封层3的外表面，引气绳1贯穿临时封层3与负压膜6连接，正常状态下由临时封层3对负压膜6进行隔离防护，在浇注环氧树脂后临时封层3熔化后，负压膜6内空间形成负压，对环氧树脂内的气体进行吸收，并在固化时温控囊环4对负压膜6形成覆盖包裹，避免气体逃逸出去。
消泡槽底壁与负压膜6之间连接有多根交错分布的阻气纤维丝5，阻气纤维丝5一方面可以对负压膜6进行定形，保持负压膜6内的负压环境，另一方面在吸收气体后，在阻气纤维丝5的阻拦下提高气体的流动阻力，不易出现逃逸现象。
临时封层3采用熔点低于环氧树脂的热熔性树脂材料制成，负压膜6采用防水透气膜制成。
温控囊环4包括形变胶囊41、热膨胀杆42和磁吸点43，磁吸点43镶嵌连接于形变胶囊41靠近引气绳1的一端，形变胶囊41和热膨胀杆42均连接于消泡槽侧壁上，且热膨胀杆42位于形变胶囊41内侧并向消泡槽开口处的方向延伸，热膨胀杆42在吸热后膨胀，迫使形变胶囊41向消泡槽口处进行延伸，从而拉动磁吸点43离开引气绳1，对负压膜6实现开放，在临时封层3熔化后可以充分吸收气体，并且在固化时热膨胀杆42恢复初始尺寸，形变胶囊41复位重新对负压膜6进行覆盖包裹。
形变胶囊41内采用柔性材料制成，且形变胶囊41内填充有水晶胶，热膨胀杆42采用受热膨胀材料制成，形变胶囊41内的水晶胶在加热状态下具有流动性，从而跟随形变胶囊41进行形变，在受到引气绳1的刺裂后，水晶胶释放出来充斥于形变胶囊41内侧，然后固化形成高强度的包裹，气体不易出现逃逸现象。
请参阅图4-5，引气绳1包括弹力绳11、磁吸端12和多根尖刺13，弹力绳11通过磁吸端12与临时封层3连接，尖刺13均匀镶嵌于磁吸端12外表面上，弹力绳11引导过来的气体可以直接进入到消泡槽内，然后在负压膜6内的负压作用下被吸收，磁吸端12可以吸附磁吸点43主动靠近，使得形变胶囊41对负压膜6进行覆盖，其中尖刺13可以刺破形变胶囊41释放出水晶胶进行胶粘固封。
步骤S2中注入环氧树脂之前先充填惰性气体来排出注塑模具内的空气，惰性气体优选为氮气，可以显著降低注塑模具内的空气含量，氮气相对于空气来说绝缘性更高性质更加稳定。
步骤S2中环氧树脂的注塑温度为170-180℃，注塑压力为1-5Mpa。
本发明可以通过在基板上侧安装消泡网的方式，并利用移动的磁场来吸引消泡网上的消泡球做无规则运动，一方面可以改善环氧树脂的流动性和填充性，加速气体排出，另一方面可以对残存的气体进行挤压，利用引气绳1移速快于环氧树脂流动速度的特点，从而产生空隙区域引导气体通过引气绳1迁移至消泡球附近，然后消泡球基于负压原理对气体进行吸收，并且在环氧树脂的固化过程中，消泡球自主触发局部收缩动作，从而对吸收的气体进行包裹，避免气体逃逸至环氧树脂内形成气泡，消泡球预留在环氧树脂内还可以增强塑封体的强度，显著提高封装质量。
以上，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)
1.一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将集成电路印制至基板上，在基板上侧安装消泡网，消泡网包括多个均匀分布的消泡球，消泡球之间连接有引气绳(1)；
S2、在基板周围安装注塑模具，然后向注塑模具的浇注口注入环氧树脂；
S3、在注塑模具上方施加移动的磁场，且磁场时断时续，吸引消泡球在环氧树脂内做不规则的运动，引气绳(1)在同步运动的同时将气体引至消泡球内；
S4、待环氧树脂固化形成塑封体后，取下注塑模具即可。
2.根据权利要求1所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述基板采用氧化铝基板、玻纤增强环氧树脂板或玻璃基板中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述消泡球包括绝缘球体(2)，所述绝缘球体(2)外表面上开设有多个均匀分布的消泡槽，所述消泡槽中间部位连接有临时封层(3)、温控囊环(4)和负压膜(6)，所述临时封层(3)覆盖于负压膜(6)的外表面，所述温控囊环(4)覆盖于临时封层(3)的外表面，所述引气绳(1)贯穿临时封层(3)与负压膜(6)连接。
4.根据权利要求3所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述消泡槽底壁与负压膜(6)之间连接有多根交错分布的阻气纤维丝(5)。
5.根据权利要求3所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述临时封层(3)采用熔点低于环氧树脂的热熔性树脂材料制成，所述负压膜(6)采用防水透气膜制成。
6.根据权利要求3所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述温控囊环(4)包括形变胶囊(41)、热膨胀杆(42)和磁吸点(43)，所述磁吸点(43)镶嵌连接于形变胶囊(41)靠近引气绳(1)的一端，所述形变胶囊(41)和热膨胀杆(42)均连接于消泡槽侧壁上，且热膨胀杆(42)位于形变胶囊(41)内侧并向消泡槽开口处的方向延伸。
7.根据权利要求6所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述形变胶囊(41)内采用柔性材料制成，且形变胶囊(41)内填充有水晶胶，所述热膨胀杆(42)采用受热膨胀材料制成。
8.根据权利要求3所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述引气绳(1)包括弹力绳(11)、磁吸端(12)和多根尖刺(13)，所述弹力绳(11)通过磁吸端(12)与临时封层(3)连接，所述尖刺(13)均匀镶嵌于磁吸端(12)外表面上。
9.根据权利要求1所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述步骤S2中注入环氧树脂之前先充填惰性气体来排出注塑模具内的空气，所述惰性气体优选为氮气。
10.根据权利要求1所述的一种集成电路引气消泡式封装工艺，其特征在于：所述步骤S2中环氧树脂的注塑温度为170-180℃，注塑压力为1-5Mpa。
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