一种节能型伺服泵半导体封装压机

张作军,田 征，石 旋，蔡传辉，冯建伟

（安徽铜陵荣鑫机械有限公司，安徽铜陵 244000）

一种节能型伺服泵半导体封装压机

张作军,田 征，石 旋，蔡传辉，冯建伟

（安徽铜陵荣鑫机械有限公司，安徽铜陵 244000）

介绍了芯片封装的生产工艺和难点，以及普通封装压机和节能型伺服泵半导体封装压机的区别，分析了伺服系统对封装工艺的适应性，总结了使用节能型伺服泵半导体封装压机进行芯片封装的优势。

封装，节能,伺服泵，精准

半导体集成电路封装压机，作为半导体集成电路生产中的关键工艺设备，其性能直接影响封装产品的质量。随着封装产业的不断发展，产品利润逐步降低，节能环保也越来越受重视，因此，开发出节能并适合封装的压机就显得非常重要。

1 芯片封装的生产工艺及难点

1.1 芯片封装的生产工艺

芯片封装的生产工艺如图1所示。模具复位后，放入承载芯片的引线框架（以下简称框架），压机活动台板快速上升，升到软合模位后进行慢速上升，到达加压位后进行加压，压力达到设定数值后开始环氧树脂料饼注射，最开始是快速注射，注射头碰到树脂产生压力后进行慢速注射，达到设定压力后开始固化，固化完成后注射头退回，压机活动台板下降到起始位置，取出封装好的产品完成整个生产过程。

根据封装的动作顺序可以分为注射回复、合模回复、清模循环三种方式。注射回复和合模回复主要区别在于固化完成后注射回复是注射头先返回，然后压机活动台板下降而合模回复是固化完成后注射头先返回一段距离在下冲一次后返回，然后压机活动台板下降。清模循环适用于清模胶条，不使用注射。

图1 封装工艺工作时序图

1.2 芯片封装的生产工艺难点

芯片封装不仅起到集成电路芯片内键合点与外部进行电气连接的作用，也为集成电路芯片提供了一个稳定可靠的工作环境，对集成电路芯片起到机械或环境保护的作用，从而集成电路芯片能够发挥正常的功能，并保证其具有高稳定性和可靠性。集成电路封装质量的好坏，对集成电路总体的性能优劣关系很大。

对芯片封装质量产生影响的因素主要有以下几种：

模具温度、固化时间、注射压力和时间、合模压力。

其中最难控制的就是注射压力，压力过低，会导致模具注不满，废品率提高；压力过高，会导致芯片上金丝被冲弯，也会增加废品率；注射压力如果波动过大也会对产品质量产生影响，增加废品率。因此，更准确控制注射压力也是封装压机发展的方向。

2 普通封装压机和节能型伺服泵半导体封装压机的区别

2.1 动力部分

普通封装压机为保证流量和压力通常使用一个电机带动双联泵，一个低压泵提供大流量，一个高压泵提供高压力，在使用过程中电机始终保持满负荷输出，流量和压力主要通过阀件来进行调控，多余的流量通过溢流阀排回油箱。

节能型伺服泵半导体封装压机采用伺服电机带动一个齿轮泵，流量和压力都通过伺服电机转速来调节，没有多余的流量。

2.2 液压部分

普通封装压机的油路图如图2所示，阀件多，模块加工复杂，价格高，维修保养困难。

图2 普通压机液压原理图

节能型伺服泵半导体封装压机油路图如图3所示，阀件少，模块简单，价格高，维修保养容易。

图3 节能型伺服泵半导体封装压机液压原理图

2.3 操作方面

普通封装压机阀件都为手控阀，需要手动调节压力流量对不同产品需要做相应的调整，操作复杂，对员工要求高。

节能型伺服泵半导体封装压机所有参数都输入PLC内，调整压力流量只需要在触摸屏上输入相应的数值即可，并且根据产品不同设置不同的配方更换产品工艺只需更换配方就可以完成，操作简单。

2.4 油箱部分

普通封装压机由于泵始终运转，液压油在不断运动，会产生很大的热量导致油温上升，因此必须使用油冷却器对液压油进行降温，对工厂来说就必须要增加水循环系统供油冷却器使用，而且，为保证油温，必须保证足够的油量，因此油箱体积和使用油量（约300L）都会较大。

节能型伺服泵半导体封装压机只使用伺服电机，会根据需要的流量和压力提供相应的转速，所以油温上升很慢，因此不需要油冷却器，并且可以使用较少的油量（约120 L）。

3 伺服系统对封装工艺的适应性

从芯片的生产工艺我们可以看出，封装主要分成两个部分：合模和注射，合模又分为两个阶段：快速和慢速，合模快速段需要大流量低压力，合模慢速段需要小流量高压力，总的功率需求不高，因此伺服系统的高可控性就最适合这种工艺。对于芯片生产来说最难控制的就是注射压力，注射压力的稳定是保证产品质量的关键，伺服电机可以根据工况实时调整自己的转速始终保持一个稳定的输出压力，并且伺服系统是闭环系统，响应速度快，反应灵敏也最适用于这种工艺。

4 使用节能型伺服泵半导体封装压机进行芯片封装的优势

伺服泵系统通过伺服电机适时控制油泵，可以根据执行机构所需实际流量、压力信号精确控制油泵转速及位置油泵出口压力，真正实现了液压流量、压力的精确输出。与普通封装压机相比在液压执行环节上节能达到80%以上。

由于采用了伺服泵系统，使得整机液压油路简化，省却后级多个分支油路，大大减少了原有系统的液压管路，使得系统维护更加方便，降低了液压回路故障概率。

由于伺服系统通过伺服电机控制油泵转速实现液压流量、压力双闭环控制，可以实现几乎为零的无功溢流消耗。大大降低了由于压力油溢流导致的油温升高，使得油温温升很小，通过自然散热就能将油温控制在正常工作温度以下，省却了冷却水安装使用及消耗。同时也可以将油箱容量降低，减少液压油的使用量。

采用伺服泵系统，在整机电气控制系统上可以实现不同工艺阶段的流量（速度）、压力参数的数字化设定操作，并且通过流量、压力双闭环控制，以及伺服电机低惯量，高响应速度特点使得整机控制精度、动作响应速度的提高。

4 结束语

目前国内半导体封装行业蓬勃发展，封装技术不断进步，封装设备也在不断更新换代。高效节能环保越来越被企业所重视，所以研发新设备替代老设备也是必然趋势。通过近两年的使用，节能型伺服泵半导体封装压机越来越为市场认可，已渐渐取代了普通型封装压机，成为封装工艺最好的工艺设备。

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[1]李可为.集成电路芯片封装技术[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2]中国电子学会电子制造与封装技术分会.电子封装工艺设备[M].北京：化学工业出版社，2012.

The High Ability Servo Pump Manual Press Machine on Semiconductor

ZHANG Zuojun，TIAN Zheng，SHI Xuan，CAI Chuanhui，FENG Jianwei
（Anhui Tongling Rongxin Machine Co.,Ltd.，Tongling 244000）

Abstract:This paper introduces the difficult point and the production process,and introduces the difference about the normal manual press machine and the save energy servo pump manual press machine.At the same time,this paper introduces the packing process adaptability on this type manual press machine.It summarizes the advantage on chip packing with the save energy servo pump manual press machine.

Keywords:Packing；Save energy；Servo pump；Precision

TN305

B

1004-4507（2013）12-0017-01

2013-09-04

张作军（1979-）男，汉，安徽省铜陵市，工程师，主要从事集成电路封装系统，LED封装设备设计、研发。