【导读】于智能手机、电脑、办事器等电子装备的焦点部件中，芯片无疑是“年夜脑”，但这个“年夜脑”却异样懦弱——微小的尘埃、湿润的空气、稍微的机械打击均可能致使其掉效。为了让芯片“坚不成摧”，塑封工艺应运而生，它就像给芯片穿上一层“掩护铠甲”，不仅能阻遏外界情况的侵害，还有能提高芯片的机械强度，便在后续贴片安装。如今，塑封工艺已经盘踞微电子封装市场90%以上的份额，此中环氧模塑料（EMC）因耐高温、耐化学腐化、机械强度高的特征，成为塑封质料的“绝对于主流”。从芯片到制品，塑封工艺贯串了微电子封装的要害环节，每一一步都蕴含着周详的技能与细节。

塑封质料是塑封工艺的基础，其机能直接决议了芯片的靠得住性。按照加工特征，塑封质料分为热塑性塑料及热固性塑料两年夜类：

热塑性塑料（如聚碳酸酯PC、聚对于苯二甲酸丁二醇酯PBT）：具备可反复加工的特色，加热时熔化，冷却后固化，合适批量出产。但它的耐高温性及机械强度较差，没法满意芯片持久事情的需求（芯片事情温度可达80℃以上），是以仅用在低端电子元件（如电阻、电容）的封装。

热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂）：固化后形成三维网状布局，不成逆，具备精彩的耐高温性（可蒙受150℃以上的温度）、耐化学腐化性（不容易被酸碱侵蚀）及机械强度（比热塑性塑料高2-3倍）。此中，环氧模塑料（EMC）因添加了二氧化硅填充剂（提高机械强度）、固化剂（促成固化）、脱模剂（便在脱模）等身分，成为微电子封装的“首选质料”，盘踞了90%以上的市场份额。

为何环氧模塑料能成为“主流”？举个例子，手机中的芯片需要于高温（充电时温度可达60℃以上）、湿润（雨天或者手汗）的情况下事情，环氧模塑料能有用阻遏 moisture 及氧气，避免芯片氧化；同时，它的高机械强度能蒙受手机失落时的打击，防止芯片开裂。这些特征让环氧模塑料成为芯片的“最好掩护者”。

塑封成型是将模塑料转化为芯片“掩护铠甲”的要害步调，今朝重要有转移成型及压缩成型两种技能，它们各有上风，合用在差别的封装场景：

转移成型是微电子封装中最经常使用的成型技能，它整合了注塑及压缩成型的长处，流程年夜致分为如下几步：

定位引线框架：将贴有芯片的引线框架（Chip-on-Lead，COL）正确放入模具型腔中，确保芯片位置无误；

合模：模具闭合，形成密封的型腔；

插手模塑料：将预热至80-100℃的模塑料（呈黏稠状）注入模具的浇道；

预加热与加压：模具加热至120-150℃，同时施加10-20MPa的压力，让模塑料填充整个型腔（包括芯片与引线之间的漏洞）；

固化：连结压力及温度，让模塑料固化（约几十秒），形成坚硬的塑封体。

转移成型的长处是成型快、效率高（每一 cycle 仅需几十秒），合适批量出产（如电阻、电容、平凡IC等）；但也存于使用率低、填充不均的错误谬误——模塑料需要填充浇道及浇口，致使质料使用率仅为70%摆布；此外，若模塑料的流动性欠好，轻易于芯片周围形成气泡或者空地，影响掩护效果。

压缩成型是一种更“直接”的成型技能，它省去了浇道及浇口，直接将模塑料放入模具型腔中，流程为：

放入模塑料：将模塑料（颗粒状或者片状）直接放入模具型腔；

合模与加热：模具闭合，加热至150-180℃，让模塑料熔化；

加压固化：施加5-10MPa的压力，让模塑料填充型腔，然后连结压力直到固化（约几分钟）。

压缩成型的长处是质料使用率高（可达90%以上）、填充匀称（无浇道及浇口，防止了质料流动的阻力），尤其合适薄型（如0.5妹妹如下的手机摄像头模块）及年夜尺寸（如100妹妹以上的办事器芯片）封装。例如，手机的摄像头模块需要很是薄（不然会增长手机厚度），压缩成型能让模塑料匀称填充，形成薄而坚硬的塑封体；办事器芯片尺寸年夜（如Intel的Xeon芯片），压缩成型能防止转移成型中常见的“填充不均”问题，确保芯片总体受力匀称。不外，压缩成型的效率较低（每一 cycle 需几分钟），合适小批量或者高端产物的出产。

塑封成型后，产物还有需要颠末固化处置惩罚及去溢料两个要害步调，才能进入下一步流程：

塑封成型后的模塑料并未彻底固化（仅固化了60%-70%），需要放入烘箱中举行二次固化（Post Molding Cure，PMC）。固化前提凡是为150-180℃，连续2-4小时，其作用有两个：

充实固化：让模塑料的份子链彻底交联，形成三维网状布局，提高机械强度及耐高温性；

消弭内应力：成型历程中，模塑料的温度变化会孕育发生内应力（如冷却时紧缩不均），二次固化能开释这些应力，防止塑封体开裂。

若固化不充实，模塑料会比力脆，轻易于后续的切筋成型中开裂；若固化过分，模塑料会变脆，一样影响靠得住性。是以，固化温度及时间的节制很是要害，需要按照模塑料的型号（如环氧模塑料的固化温度凡是为175℃）举行调解。

塑封成型时，模塑料会溢出到模具的漏洞中（如引线之间的小漏洞），形成溢料（Flash）。溢料会影响后续的电镀及引脚成型，必需去除了。今朝，去溢料的要领重要有如下几种：

机械喷砂：用高压沙子（或者氧化铝颗粒）喷击产物外貌，将溢料打失。这类要领合适简朴外形的产物（如电阻、电容），但可能会毁伤产物外貌的镀层（如锡层），影响可焊性；

碱性电解法：将产物放入碱性溶液（如氢氧化钠溶液）中，通电，让溢料（重要身分为环氧树脂）被电解失。这类要领环保（无粉尘），合适繁杂外形的产物（如QFP封装，引脚之间的溢料很难用机械要领去失），但对于模塑料的腐化性较强，需要节制电解时间；

激光去溢料：用激光（如CO₂激光）照射溢料，将其烧失。这类要领精度高（可以去失0.1妹妹如下的溢料），合适高端封装（如BGA、CSP），由于这些产物的引脚密度高（如BGA的引脚于底部，数目可达数百个），溢料轻易致使短路。激光去溢料不会毁伤引脚，是今朝开始进的去溢料技能，但成本较高（激光装备价格昂贵）。

塑封后的产物需要举行电镀及退火处置惩罚，以提高引线框架的可焊性及导电性，同时按捺锡老生长（短路的“隐形杀手”）：

引线框架的质料是铜（导电性好），但铜轻易氧化（氧化后外貌会形成氧化铜，焊锡没法粘上去）。是以，需要于引线框架外貌电镀一层可焊性金属（如锡、锡银铜合金），其作用有两个：

提高可焊性：锡层的外貌张力小，焊锡轻易润湿，便在后续的贴片安装（如SMT贴片）；

提高导电性：锡的导电性比铜差，但电镀层很薄（约5-10μm），不会影响总体导电性。

今朝，无铅电镀是趋向（欧盟的RoHS指令禁止利用含铅的电子元件），经常使用的无铅镀层有锡银铜合金（Sn-3Ag-0.5Cu）、锡铋合金（Sn-58Bi）等。锡银铜合金的熔点（217℃）比纯锡（232℃）低，更合适SMT贴片（回流焊温度凡是为240℃摆布）；同时，它的机械强度比纯锡高，能蒙受更多的插拔次数（如USB接口的毗连器）。

电镀后的锡层轻易天生锡须（Tin Whisker）——一种颀长的锡结晶（长度可达1妹妹以上）。锡须会致使相邻引脚之间短路（如手机中的芯片，引脚间距仅0.5妹妹，锡须长到0.5妹妹就会短路），是电子装备死机的“隐形杀手”。

为了按捺锡老生长，需要举行退火处置惩罚（Annealing）：将电镀后的产物放于烘箱中，于120-150℃下烤1-2小时。退火的道理是让锡层的晶粒长年夜（晶粒尺寸从1-2μm长年夜到5-10μm），削减晶界（锡须凡是从晶界处生长），从而降低锡老生成的几率。此外，还有有其他按捺锡须的要领，如镀雾锡（锡层外貌有藐小的颗粒，削减晶界）、添加有机金属添加剂（如铋，制止锡原子扩散）、镍层拦截（于铜及锡之间镀一层镍，制止铜扩散到锡层里，削减锡老生成的动力）。

切筋成型是塑封工艺的末了一步，将引线框架上的“毛坯”（多个芯片连于一路）酿成“制品”（单个芯片），流程分为切筋及引脚成型两步：

引线框架上的芯片是连于一路的（经由过程筋条毗连），需要用切筋模具（Trim Die）把过剩的筋条切失。切筋的道理是用冲床（压力可达100-200吨）将筋条冲断，留下单个芯片。切筋的精度要求很高（偏差需小在0.1妹妹），不然会致使引脚变形（如引脚弯曲）。

切筋后的芯片引脚是直的，需要按照封装情势（如SOP、QFP、BGA）举行引脚成型（Forming）。例如，SOP（小形状封装）的引脚是“L”形（贴于PCB外貌），QFP（ quad flat package）的引脚是“J”形（插入PCB的孔中），BGA（球栅阵列）的引脚是“球”形（于芯片底部）。引脚成型的要领有冲床成型（用模具把引脚弯成需要的外形）、呆板人成型（用呆板人手臂弯曲引脚，精度更高）等。

跟着封装技能的前进，切筋成型工艺也于不停成长：

激光切筋：用激光（如光纤激光）切失筋条，精度更高（偏差小在0.05妹妹），合适高端封装（如BGA）；

3D引脚成型：用呆板人举行三维引脚成型（如手机的毗连器，引脚需要弯成“Z”形），提高效率及一致性；

于线检测：用AOI（主动光学检测）装备及时检测切筋成型后的产物（如引脚变形、裂纹），确保产物质量。

从质料选择到成型，再到后处置惩罚，塑封工艺的每一一步都蕴含着周详的技能与细节。它不仅是芯片的“掩护铠甲”，更是芯片“成型的魔术师”——将懦弱的芯片酿成能蒙受各类情况磨练的制品。跟着封装技能的前进（如扇出型封装、3D封装），塑封工艺也于不停立异：好比用更薄的模塑料（如0.1妹妹如下的扇出型封装）、更切确的成型要领（如压缩成型用在3D封装）、更环保的后处置惩罚工艺（如激光去溢料），以顺应更高的要求（如更薄、更小、更高密度的封装）。

塑封工艺作为微电子封装的要害步调，将继承阐扬主要作用，掩护芯片，提高机能，让咱们的电子装备更靠得住、更进步前辈。不管是智能手机中的芯片，还有是办事器中的CPU，都离不开塑封工艺的“守护”——它是微电子财产的“基石”，也是咱们一样平常糊口中“看不见的英雄”。

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