国内半导体封装清模资料的最新开展及趋势 the latest status and trend of molding die cleaning materials of china semiconductor assembly industry.pdf
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国内半导体封装清模资料的最新开展及趋势 the latest status and trend of molding die cleaning materials of china semiconductor assembly industry
第6卷，第1期 电子与封装 总第33期 Vbl．6．No．1 2006年1月 ELECTRONICS&PACKAGING 综 述 国内半导体封装清模资料的最新开展及趋势 霍 炬 (天津大学管理学院，天津300072) 摘 要：封装模具的清洗关于半导体封装企业而言是一项重要的维护作业。而清模资料的选用不单 单关系到产品的质量，也关系到出产功率和本钱。文章针对两种首要的清模资料三聚氰胺清模料和清模 胶条，别离从技能和商场的视点，比较它们的特色，一起剖析其现在的运用情况，以及最近开展和未来 的开展趋势。 关键词：清模资料；三聚氰胺；清模胶片；环氧树脂塑封料；搬运成型 中图分类号：TN305．94 文献标识码：A TheLatestStatus of Die and，I、．end Materialsof MoldingCleaning ChinaSemiconductor AssemblyIndustry HuoJu (TheMnnngeme燃SchootolTin嘲tnUntverstty。T{nnjin300072．Chtna) Abstract：It’san toclean dieforsemiconductor importantmaintainingactiVity molding assemblyfactories．Not the butalsothe andcostareeffected asuitable only efficiency material． quality production bychoosing cleaning With the andcharacteristicsofthemaintwo Melamine cOmparingperformances cleaningmaterials， andrubber and theViewsof andmarket thebasic compound cleaningsheet， upon technology respectiVely， current 1atest and trendareintroducedinthis concepts， applicationstatus， progressdeVeloping paper． words： Key Cleaning Cleaning Molding MateTial；Melamine；RubberSheet；EpoxyCompound； Transfer Molding 另一方面，每天例行清模进程所耗的少则1～2h，多 1 导言 则3h的时刻，关于现在国内大部分封装测验厂而言， 相关于订单数量显得绰绰有余的产能来讲，肯定是一 在一般半导体器材所选用的搬运成型封装进程 个反常绵长的进程。 中，清模是一项看似无关紧要，实际上是非常重要的 虽然国内外专业媒体关于封装技能和封装资料的 工序。一方面，在接连成型作业中，来自于塑封料以 专论许多，但专门论说清模工序和清模资料的文章却 及脱模剂的一部分红分在高温(170℃～180℃)的作极为罕见，这未尝不是一件憾事。因而，本文对目 用下发生氧化，并且附着在模具外表，构成难以去除 前封装职业中所选用的清模资料的最新开展作一总 的尘垢。假如没有及时铲除，不光会构成封装时离型 结，一起就其未来的开展趋势宣布笔者的一点陋见， 困难和封装体外观缺点，并且会对模腔外表构成损坏。 如有遗漏之处，还望不吝赐教。 收稿日期：2005—11—10 万方数据 3一 第6卷第l期 电子与封装 许多的引线结构(或许纸质结构)。为处理这个问 题，清模胶片逐步为封装厂所选用。 2 两种首要的清模资料 l清模基团 2．1三聚氰胺 三聚氰胺清模料，一般是比重为1．2～．5的白色圆 柱或条块。同环氧树脂塑封料相类似，是一种热固性材 料，能够选用与之相同的塑封参数。其首要成分是： ①三聚氰胺甲醛树脂。一般占分量百分比为 60％一70％，构成清模料的主体，具有很好的流动性 和必定的粘性。 ②固化剂。一般占清模料3％一10％的分量，在 温度的作用下，同三聚氰胺甲醛树脂发生聚合反应。 图1清模基团与尘垢结合 经过增减固化剂的含量．能够调理清模料的固化时刻 和流动性。 关于清模胶片的组成成分，不同的厂商有不同的 ③填料。占20％～40％的分量百分比。一般有两 配方，但经过笔者的查询，大体能够分为如下部分： 种不同的填料成分：一种是有机填料，首要是纤 ①清模胶片的首要成分是未硫化的顺丁橡胶 维；别的一种为无机填料，一般是二氧化硅颗粒。 由于三聚氰胺在固化后易碎，所以纤维填料的作用是 为50％～70％。在清模流程的温度和压力的作用下， 增强固化后强度，避免清模料碎裂。而颗粒填料在 橡胶开端硫化，然后使尘垢和橡胶成为一体，在离 注塑进程中，与模腔尘垢发生刮擦和磕碰，起到研 型的时分将它去除。 磨的作用。 同传统的三聚氰胺清模料比较，由于橡胶的粘性 ④在清模猜中一般还有2％～10％的蜡和添加剂， 要高于三聚氰胺，所以，清模胶片的清模作用要好 别离起到离型和增强粘结的作用。 于三聚氰胺。一般用三聚氰胺需求重复清模8～10次， 三聚氰胺清模料的作用机理有三种： 而假如代之以清模胶片，清洗2～3次就足够了。 ①粘结作用。三聚氰胺在固化后能够紧紧粘住污 ②二氧化硅填料，其分量百分比大约为 垢，并在离型时将尘垢从模具外表拉脱。 10％～30％。其重要作用是，增强橡胶的强度和抗撕 ②研磨作用。在注塑进程中，颗粒填料在胶道和 裂性，一起在清模进程中遭到揉捏以及分散时，对污 模腔内流过，与尘垢发生磕碰和刮擦，然后除掉尘垢， 垢起到研磨作用。 一起下降尘垢与模具外表的附着力。 ⑧硫化剂。 ③分化作用。部辨明模猜中所含的添加剂会浸透 ④催化剂和硫化促进剂，以及必定数量的离型剂。 到尘垢内部，使尘垢分化，或许下降尘垢与模具表 ⑤在橡胶中能够参加具有特定亲尘垢官能团的添 面的结合力，然后增强清模作用。 加剂作为清洁助剂，然后使得橡胶与尘垢能够更结实 由于三聚氰胺甲醛树脂质料廉价(一般每千克的 地结合在一起，到达更好的清模作用。日本的日东电 工对这项技能申请了专利，因而，清洁助剂的技能并 本钱为2．09～．18美元)，所以，三聚氰胺的价格不 高，一般在每千克9—12美元左右。也正是由于价格的 未得到广泛选用。 原因，三聚氰胺成为封装职业运用最为广泛的清模材 ⑥一起，某些清模胶片也选用必定的添加剂， 料。 能够分化底层尘垢，到达更强的清模作用。如图2所 现在出产三聚氰胺清模料的厂家许多，除Nippon示，模具的尘垢构成分为两层结构，其间表层尘垢 首要是塑封料的组分，相对简单从模具上剥离出来； caTbide这样的化学品公司外，比如长春住工、韩国 而底层尘垢之中含有脱膜剂(白腊)以及塑封料在 DONGJIN、三星榜首毛纺、cookson等塑封料厂商 也出产三聚氰胺清模料。 高温下的部分碳化产品，一起搀杂了部分模具外表金 2．2清模胶片 。 属镀层的成分，因而，在底层尘垢中无机物的含量 传统的清模办法，往往耗时很长，一起也耗费 较高，更难于去除。不管是三聚氰胺仍是一般的清 万方数据 一4一 第6卷第l期 霍 炬：国内半导体封装清模资料的最新开展及趋势 模胶条，都无法将底层尘垢完全去除。而某些特别 ②化学粘结作用。经过亲尘垢官能团(或许清模 的添加剂能够浸透到底层尘垢内部，将尘垢分化，同 基团)完结尘垢与橡胶的结合； 时下降尘垢关于模腔外表的黏附力，然后将底层尘垢 ③机械研磨作用。经过二氧化硅填料在加压后的 从模具上剥离。这项技能也归于专利，被日东电工所 运动，碰击和研磨尘垢； 独占。 ④分化作用。分化尘垢，到达铲除底层尘垢的目 的。 清模胶片的价格较因其制造厂商和质量而异，一 般为每千克20—70美元。现有的制造商包含：日东 一起比如Donjin、三星榜首毛织等三聚氰胺厂商也在 开展清模胶片。 图2模具的尘垢构成 经过以上这些资料，能够总结出清模胶片的作用 3 三聚氰胺和清模胶片的比较 机理： ①物理粘结作用。经过橡胶的粘结作用，将尘垢 三聚氰胺和清模胶片的优缺点，如表1所示。 从模具外表拉除； 表1 两种清模资料的比较简表 (1)清模才干 局限性在于其固化后简单碎裂，假如其组分中所含的 三聚氰胺的粘性要低于橡胶，所以需求重复清模 离型剂的份额不太合理，固化的三聚氰胺残渣很简单 数次才干相对完全地铲除尘垢。相反，清模胶片往 粘在模腔上，难于去除，构成二次污染，这也是其 往能够2—3次就到达很好的清洁作用。 成分中参加纤维填料的原因。而清模胶片关于较深、 清模胶片的优越性还在于其不光能够清洁模腔， 较小的模腔，不光不简单填充，并且也会有碎裂的 一起也能够清洁模面和排气口。虽然三聚氰胺也有条 问题。 块状的产品，能够起到类似的作用，但后者由于容 (2)清模时刻 易碎裂，部分残渣会遗留在模腔内构成二次污染，因 清模胶片的最大优势在于其清模时刻短，其典型 而其运用还不是非常广泛。 可是，三聚氰胺的优势在于其杰出的填充功能。 这样整个清模时刻耗时20～30min。而三聚氰胺典型 由于选用同塑封相同的注塑办法，三聚氰胺能够充溢 每个模腔的每一个旮旯。而关于清模胶片而言，要达 次，再加上预热时刻，整个清模需求耗时2—3h。 到能够填充一切的旮旯，需求适当的排布胶条的技巧， (3)运用和贮存 也是很有难度的。 清模胶片的保存温度一般要低于5cc，这同环氧 两种资料都有其离型方面的局限性。三聚氰胺的 树脂塑封料的贮存条件是相同的。而三聚氰胺能够做 万方数据 一5一 第6卷第l期 电子与封装 到常温下贮存，这给运用者带来很大的便利。两种 而，不同的清模片由于清模作用不同，其所需的清 资料在高温下都会发生刺激性气味，比较较而言，三 模次数也有很大差异。 聚氰胺的气味要简单承受得多。 依据不同模具厂商供给的数据，笔者预算了各种 (4)本钱 封装办法相对应两种清模资料耗费量的份额关系，具 单就价格来看，清模胶片的价格要远远高于三聚 体见表2。 氰胺清模料。可是，三聚氰胺所需的清模次数要远远 再归纳考虑单价差异和辅佐资料的耗费，能够看 多于清模胶片，并且，饼料的三聚氰胺在运用的进程 中往往需求耗费不少引线结构(也有的厂商为了下降 种计划的清模本钱相差不多；关于BGA、DIP、QFP 本钱，用纸质结构来代替)，清模胶片就没有这个问题。 等较大的封装而言，假如模具规划合理，运用清模 所以，假如真实计算清模流程的直接本钱，需求一起 胶片乃至是更为节约的计划；可是关于体积较小的分 考虑到清模资料的单价和清模资料的耗费量，并加上 辅佐资料的本钱。 计划。 清模直接本钱=清模资料的单价×清模资料的消 耗量+辅佐资料本钱(如结构)=清模资料的单价4 国内半导体封装业清模资料运用的现状 ×(清模次数×单次耗费清模资料的分量)+辅佐材 料本钱 现在在国内半导体封装职业对清模资料的总需求 就单次耗费清模资料的分量来看，清模胶片的比 重要高于三聚氰胺。此外，为了清模之后顺畅地离型， 聚氰胺，别的的5×103kg多是清模胶片。 一切供货商都会主张运用清模胶片合模时，上下模之 间保存至少1mm的空隙。这样，同饼料的三氯氰胺 比较，运用清模胶片需求多耗费模面之间1mm厚的部 分、 表2 完结相同清模作用所需两种不同资料的比较 (清模胶片耗费量)／ 封装办法 (三氯氰胺清模料耗费量) BGA 0．3～O．5 QFP O．4～0．7 DIP 0．4～0．8 图3 清模资料在不同封装办法的散布情况 T0等大分立器材 0．5～0．9 QFN 0．5～0．9 从图3能够看出，s0P／QFP的厂商好像对清模胶 SOP 0．5～O．9 片的承受程度很高，可能是考虑到清模胶片的清模成 LQFP 0．6～0．8 本较低且利于前进产能的原因。 SSOP／TSSOP 0．7～1．0 DIP和分立器材的厂商仍是以三聚氰胺作为首 s0T等小分立器材 0．8～1．2 选，信任是由于产品的赢利不高，并且关于清模作用 的要求不是太严厉，所以无法承受清模胶片的高价 当然，在预算并比较清模直接本钱时，最大的变 格。 动要素是清模资料的用量，由于很大部分的清模胶片 关于BGA和讥QFP而言，由于国内整体的产值 耗费在模面之间，而依据模具的规划不同，清模片的 还不是许多，所以两种清模料的用量都不大。而光电 运用功率也是有很大距离的。例如，关于№心-BGA而 器材和智能卡产品在国内更是方兴未已。这些产品对 言，模腔简直占有了整个模面的面积，所以清模片的 于清模胶片的承受程度较高。由于智能卡产品为避免 运用功率自然是最高的。一般来说，封装体的厚度越 贵重的结构资料耗费，更是将清模胶片作为首要的材 大，模腔规划越密布，清模片的运用功率就越高。然 料。 一6一 万方数据 第6卷第1期 霍炬：国内半导体封装清模资料的最新开展及趋势 化学清洗和机械清洗都还不太老练，或无法便利 5 清模资料的开展趋势 地运用。所以，不管是由绿色封装的添加所引发， 仍是受我国半导体封装职业超越20％的年添加率所带 5．1 绿色封装关于清模资料的应战 动，清模资料的需求都将会稳步添加。 绿色封装的环保要求引发了环氧树脂塑封料的更 依据笔者猜测，s0P和QFP绿色环氧树脂的选用 新换代，在旧有塑封猜中所广泛选用的sbz0，阻燃剂 以及非绿色要求产品产值的高速添加，将会拉动清模 被金属氧化物或许其他计划所代替，而由于无铅焊接 所发生的更高的耐潮气性(MsL)要求使得树脂材所用的清模猜中，清模胶片将逐步成为主角，但因 料也随之改动。不管很多的塑封料厂家所开发的绿色 为这些产品的基数不大，所以对清模胶片的增量影响 塑封料组成怎么，咱们都能够发现这样的趋势：① 有限。 为了引进更高的填料含量，更低黏度的树脂资料被采 一起，虽然清模资料整体需求将出现上升趋势， 用；②为避免更苛刻温湿实验中的分层，塑封料的 但整体增量并不会在三聚氰胺清模料上得到太多表现， 粘接功能不断加强。 估计三年内，三聚氰胺将坚持3％左右的年添加率。之 不管是以上哪种改动，关于封装厂而言，塑封 后，跟着竞赛产品的逐步老练，对三聚氰胺的需求甚 料的粘性增强了，因而引发的粘模问题也接踵而来。 至会出现下滑的趋势。 不少绿色封装业者诉苦本来800～900个shots清模一 表3关于国内清模资料需求的猜测 次，变成了每400个shots清模一次。 就清模资料业者而言，虽然对资料的需求会由于 清模次数的添加而升高。但他们也有苦恼，由于清 模资料不只需求处理怎么能够有效地将粘结在模具表 面的塑封料清洁净的问题，还面对着削减清模时刻从 而前进封装厂产能的问题。 5．2其他清洗技能的前进 除了本文首要叙述的两种清模资料以外，其他的 清模办法也在改善傍边。 (1)传统的化学清洗可能会变得愈加便利 6 定论 在模具立异中向来选用Na0H溶液乳化法或许N一 甲苯基吡咯烷、氨丙醇等溶剂加热溶解法。可是如 本文所首要论说的两种清模资料在适当长的一段 果在日常制程中选用，则要不断拆装模具，一起化 时刻内，将坚持在半导体封装模具清洗商场的主导地 学办法会引进杂质离子，构成产品电功能的失效。但 位。而怎么前进清模作用和出产功率，一起下降封 依然有业者开端研讨喷洗的办法，究竟化学清洗的效 装厂的本钱，将是清模资料的长时间使命。 果仍是颇吸引人的。 而关于橡胶清模片这个新贵而言，要线)机械清洗办法的改善 导位置，还需求继续进行本身的完善，针对小模腔的 某些设备制造商对在一般注塑模具喷砂清洗办法 填充问题提出更好的处理计划，一起下降本钱。但无 进行改善，力求使之能够适用于半导体封装模具。同 论怎么，关于前进封装厂的出产功率而言，它具有先 时，AsA也在竭尽全力地推销它的激光清洗机。如 天的优势。 果能够不撤除模具操作的话，不管与三聚氰胺、橡 胶片仍是化学清洗比较，机械清洗的办法都算得上是 作者简介： 很高效的。更何况，在发起环保的今日，机械或许 霍炬，男，1977年生，1998年 激光清洗更避免了资源的糟蹋和化学品发生的污染。 结业于天津大学化工学院，现为天津 当然，这也需求封装厂更多的固定投入。 大学管理学院硕士研讨生，从事半导 5．3清模资料需求的猜测 体相关的商场研讨。 万方数据 7一
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