塑封器件内部结构对注塑空洞影响研究

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2025.0088

电子与封装 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (8): 080203 . doi: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2025.0088

塑封器件内部结构对注塑空洞影响研究

马明阳¹，万达远¹，李耀华¹，叶自强¹，赵澎²，曹森¹，欧彪¹

1 深圳市国微电子有限公司，广东深圳 518000；2 长沙安牧泉智能科技有限公司，长沙 410083

收稿日期:2024-12-30 出版日期:2025-09-02 发布日期:2025-02-21
作者简介:马明阳（1995—），男，内蒙古赤峰人，博士，工程师，现从事微电子封装相关工作。

Effect of Internal Structure of Plastic Encapsulated Devices on Injection Molding Voids

MA Mingyang¹, WAN Dayuan¹, LI Yaohua¹, YE Ziqiang¹, ZHAO Peng², CAO Sen¹, OU Biao¹

1. Shenzhen StateMicroelectronics Co., Ltd., Shenzhen 518000, China; 2. Changsha Anmuquan IntelligentTechnology Co., Ltd., Changsha 410083, China

Received:2024-12-30 Online:2025-09-02 Published:2025-02-21

摘要/Abstract

摘要： 半导体塑封器件因其独特的价格与轻量化优势，在航空航天等高可靠领域广泛应用。注塑空洞导致的产品良率与产品可靠性问题日益受到关注，合理的内部结构设计是降低注塑空洞发生率的关键因素。系统研究了不同塑封器件内部结构对注塑后产品空洞的影响。研究发现，仅改变注塑方向不会降低空洞发生的概率。当内部元器件面积占比增长31.96个百分点或体积占比增长6.41个百分点，可大幅降低空洞出现的概率。内部元器件面积和体积占比的增加有利于改善塑封料的流动稳定性、温度均匀性和填充饱满性，最终使空洞发生率降低至检测限以下。

关键词: 半导体塑封器件, 内部结构, 注塑空洞, 良率

Abstract: Semiconductor plastic encapsulated devices are widely used in high-reliability fields such as aerospace due to their unique price and weight advantages. The issues of product yield rate and reliability caused by injection molding voids have increasingly attracted attention. Reasonable internal structural design is a key factor in reducing the occurrence rate of injection molding voids. The impact of the internal structure of different plastic encapsulated devices on the voids in the injected products is systematically studied. The study results show that simply changing the molding direction does not reduce the probability of void occurrence. When the area ratio of internal components increases by 31.96 percentage points or the volume proportion increases by 6.41 percentage points, the probability of void appearing can be significantly reduced. The increase in the area and volume ratio of internal components is beneficial to improving the flow stability, temperature uniformity, and filling fullness of the packaging material, ultimately reducing the void occurrence rate to below the detection limit.

Key words: semiconductor plastic encapsulated device, internal structure, injection molding void, yield rate

中图分类号:

TN305.94

马明阳，万达远，李耀华，叶自强，赵澎，曹森，欧彪. 塑封器件内部结构对注塑空洞影响研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 080203 .

MA Mingyang, WAN Dayuan, LI Yaohua, YE Ziqiang, ZHAO Peng, CAO Sen, OU Biao. Effect of Internal Structure of Plastic Encapsulated Devices on Injection Molding Voids[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 080203 .

参考文献

[1] 程丽鸿, 仲伟科, 何晓囡. 国内外半导体用环氧塑封材料供需现状及预测[J]. 化工新型材料, 2021, 49(12): 37-39.
[2] 李莹, 俞炜. 塑胶产品缩痕、空洞产生原因及改善方法[J]. 轻工机械, 2012, 30(4): 25-28.
[3] 张进兵, 李翔, 崔卫兵. 浅析等离子清洗对集成电路塑封空洞异常的影响[J]. 中国集成电路, 2023, 32(9): 88-91.
[4] 武慧薇, 秦杰, 吴树洪. 集成电路外部目检方法与典型缺陷案例[J]. 电子产品可靠性与环境试验, 2024, 42(3): 12-17.
[5] 王柱. H公司集成电路芯片测试项目质量管理改善研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2023.
[6] 阮若琳, 王跃峰, 王英飞, 等. 塑封光电耦合器失效及其应用问题探究[J]. 现代电子技术, 2023, 46(2): 169-175.
[7] 王伯淳, 杨城. 塑封微电路分层评价的研究与探讨[J]. 电子与封装, 2019, 19(9): 10-14.
[8] 李润. 军用电子装备应用中的塑封微电路质量保证[J]. 电子与封装, 2015, 15(7): 1-4.
[9] 周毅. 大功率塑封器件失效机理研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2009.
[10] 陈光耀, 冯佳, 虞勇坚, 等. 长期湿热下塑封电路Cu-Al和Au-Al的金属间化合物生长差异探究[J]. 电子质量, 2022(1): 50-53.
[11] 陈光耀, 姜汝栋, 戴莹, 等. 塑封混合集成电路超声检测标准探讨[J]. 电子质量, 2022(8): 173-177.
[12] 何磊, 冯佳, 蔡媛媛, 等. 基于GJB7400的军用塑封集成电路检验标准探讨[J]. 电子质量, 2022(4): 127-130.
[13] 王利霞, 杨杨, 王蓓, 等. 注塑成型工艺参数对制品体收缩率变化的影响及工艺参数优化[J]. 高分子材料科学与工程, 2004, 20(2): 173-176.
[14] HUSSIN R, SAAD R M, HUSSIN R, et al. An optimization of plastic injection molding parameters using Taguchi optimization method[J]. Asian Transactions on Engineering, 2012, 2(5): 1145-1156.
[15] ZHOU H F, ZHANG S Y, WANG Z L. Multi-objective optimization of process parameters in plastic injection molding using a differential sensitivity fusion method[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, 114(1): 423-449.
[16] MUKRAS S M S. Experimental-based optimization of injection molding process parameters for short product cycle time[J]. Advances in Polymer Technology, 2020, 2020: 1309209.
[17] SHEN R L, LIU T Z, LIU H H, et al. An enhanced vacuum-assisted resin transfer molding process and its pressure effect on resin infusion behavior and composite material performance[J]. Polymers, 2024, 16(10): 1386.
[18] 孙德朋. 快速热循环注塑成型过程数值模拟与工艺参数优化研究[D]. 济南: 山东大学, 2009.
[19] 郭富城. 汽车前端翼子板注塑成型工艺参数优化[D]. 芜湖: 安徽工程大学, 2019.
[20] 贺华波, 李红林, 邓益民, 等. Moldflow在电话听筒上盖零件注塑成型中的应用[J]. 轻工机械, 2006, 24(2): 38-40.
[21] 侯学伟. SOP-8塑料封装器件注塑成型技术及湿气扩散研究[D].西安: 西安电子科技大学, 2023.
[22] 顾吉, 陈熹, 马悦, 等. 功率器件封装的关键材料与结构设计分析[J]. 电子技术, 2022, 51(7): 32-33.
[23] 康宇. 塑封器件的湿气扩散可靠性及注塑成型工艺研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2020.
[24] 苏连升. 优化铸件结构降低缩松缺陷[J]. 铸造工程, 2023, 47(2): 62-66.
[25] 田书竹. 模具与塑件设计和注射成型工艺之间的关系[J]. 模具制造, 2017, 17(10): 42-45.
[26] 苏界红. 首饰失蜡铸造中的气孔成因分析[J]. 铸造技术, 2004, 25(1): 70-71.
[27] 杨建伟. 基板型模块的直压模塑和注塑模塑分析[J]. 电子与封装, 2019, 19(6): 1-5.
[28] 张效迅, 崔振山. 非线性塑性材料内部空洞闭合模型的研究[J]. 应用数学和力学, 2009, 30(5): 587-597.
[29] 顾骁, 宋健, 顾炯炯, 等. 基板封装注塑中芯片断裂的有限元分析[J]. 电子与封装, 2021, 21(9): 090204.
[30] WILD P, LORENZ D, GR?ZINGER T, et al. Effect of voids on thermo-mechanical reliability of chip resistor solder joints: Experiment, modelling and simulation[J]. Microelectronics Reliability, 2018, 85: 163-175.
[31] SAID A F, BENNETT B L, KARAM L J, et al. Automated void detection in solder balls in the presence of vias and other artifacts[J]. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 2012, 2(11): 1890-1901.
[32] WANG Y, WANG M Q, ZHANG Z J. Microfocus X-ray printed circuit board inspection system[J]. Optik, 2014, 125(17): 4929-4931.
[33] 张文学. 高导热低膨胀环氧塑封料的制备及性能研究[D]. 镇江: 江苏大学, 2008.
[34] 王韬, 葛勇, 郎建林, 等. 注射压缩成型与常规注射成型的模腔压力对比分析[J]. 材料工程, 2018, 46(4): 127-133.

中国半导体行业协会封装分会会刊

中国电子学会电子制造与封装技术分会会刊

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[1]	李恭谨;张波;秦培. 电容传感芯片外部坏点的成因与控制[J]. 电子与封装, 2022, 22(12): 120204-.
[2]	黄光伟,马跃辉,陈智广,李立中,林伟铭. 基于GaAs背孔工艺监控研究[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20401-.
[3]	张贺丰^1,2，纪莲和^1,2，王文赫^1,2. IC卡最佳封装良率控制对生产运营模式的影响[J]. 电子与封装, 2018, 18(1): 43-48.
[4]	陈　亮, 周朝锋, 李晓波. NAND Flash浮栅干法蚀刻工艺优化解决数据写入失效[J]. 电子与封装, 2016, 16(7): 44-47.