半導體模具發展歷程

葉文利，汪宗華，曹 杰，陶 俊，郜 銘

（安徽銅陵三佳山田科技股份有限公司技術開發部，安徽銅陵 244000）

半導體模具發展歷程

葉文利，汪宗華，曹 杰，陶 俊，郜 銘

（安徽銅陵三佳山田科技股份有限公司技術開發部，安徽銅陵 244000）

介紹半導體模具從單注射頭模具發展到雙注射頭模具、多注射頭模具，以及其它封裝方式等；通過單注射頭模具與雙注射頭模具、多注射頭模具進行比較，可以明確半導體模具發展必然進程，體現出現代半導體模具市場確實是按模具的先進性進行分配市場份額，從而推動半導體模具發展歷程。

半導體模具；單注射頭；多注射頭；免預熱；自動封裝

近年來，半導體模具發展呈多元化發展，模具的更新換代周期也越來越短，新產品的不斷推出也加快了模具行業的更替。產品的更新換代主要體現在兩個方面，一個是為了節能省耗，另一個是為了擴大產能。

半導體模具由單注射頭模具發展到雙注射頭模具、多注射頭模具，也是半導體電子產品由單一體發展至雙排以及多排組合的必然結果。多排產品是大量降低銅材、塑脂料的使用，達到節能目的，也減少許多不必要的損耗。并且從單排產品向雙排及多排產品轉變時，產品的產能也會大幅提高的。

1 單注射頭半導體模具

單注射頭半導體模具是通過連接桿旋上注射頭，然后與壓機上注射桿相連，通過壓機注射桿進行樹脂料的注射，該模具是由上向下注射，因使用的是大料餅，又因該模具注射流動長度過長，會在注射流道末端給產品帶來一定的缺陷，如沖填不滿、氣孔、氣泡、溢膠等。在多注射頭模具沒有大量推廣時，該模具在封裝行業一直得到廣泛應用，因該模具適用性還是比較強的[1]。

適用產品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及PDA、PDB等。

單注射頭半導體模具模面見圖1所示。

圖1 單注射頭半導體模具模面圖

2 雙注射頭半導體模具

雙注射頭模具也是使用大料餅的模具，相對單注射頭模具能有效縮短模具流道長度，減小流道截面積，提高樹脂利用率。其優點在于在采用大直徑料餅的情況下，采用了兩個料筒，這樣可以在很大程度上縮短注射樹脂流長，因此遠離注射末端型腔產品的沖填條件得到改善，氣孔、氣泡及產品疏松等缺陷也就得到相應改善提高，提升了產品的質量，且又減少了封裝樹脂的用量，降低了生產成本。產品封裝質量大大優于單注射頭模具。

該模具注射動力來自于下模內置油缸，料筒在下模。通過內置油缸與壓機連接，在注射時運用油壓進行注射封裝。模盒為快換式結構，比單注射頭模具維護更換更方便快捷。

適用產品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及半導體市場相關中檔產品。

雙注射頭半導體模具模面見圖2所示。

圖2 雙注射頭半導體模具模面圖

3 多注射頭半導體模具

多注射頭半導體模具是采用免預熱型小直徑樹脂（準10～準18 mm），與使用大料餅（單、雙注射頭）半導體模具相比，封裝樹脂成型固化時間要短很多。一般多注射頭半導體模具為60～90 s，而大料餅（單、雙注射頭）模具為120～240 s，因此生產效率提高了1倍以上。因注射樹脂流長大大減小，因此模具生產過程中產生的氣泡、氣孔、注不滿、金絲沖彎率超標等現象可有效避免，且制品封裝質量高，產品封裝工藝穩定，樹脂利用率高。

該模具與雙注射頭半導體模具類似，注射動力來自下模內置油缸。通過內置油缸與壓機連接，在注射時運用油壓進行注射。模盒也是快換式結構，但維護更換起來是所有模具結構中最方便快捷、最高效的。

適 用 產 品 ：SOT、QFP、LQFP、TSSOP、TSOP、QFN等中高檔產品。

多注射頭半導體模具模面見圖3所示。

4 自動封裝AUTO模

圖3 多注射頭半導體模具模面圖

封裝AUTO模是在多注射頭半導體模具的基礎上發展出來的，即把單個多注射頭半導體模具的模盒放在自動封裝系統上進行封裝。自動封裝系統是集機械裝置、壓機、模具、電控于一體的集成電路后工序專用封裝設備，自動化程度高、生產效率高、質量穩定，技術含量高，可滿足各類高密度、多引腳半導體的半導體電子產品的樹脂封裝。自動封裝AUTO模它與多注射頭模具的區別在于，自動封裝AUTO模不再是手工輔助上料方式，它是由自動封裝系統全自動擺放引線框架，全自動投樹脂料進行封裝，全自動去除封裝后產品廢料后將產品置于料盒內，節省大量人力。

適用產品：LQFP、TSSOP、BGA、QFN、CSP 等高檔產品。

自動封裝AUTO模還可以進行真空封裝。真空封裝是集成電路后工序封裝的高精度、高自動化裝備，在封裝過程完全抽真空，解決空氣對產品的影響。真空封裝自動AUTO模多用于QFN，BGA，CSP等高檔封裝產品。

自動封裝系統AUTO模如圖4所示。

5 性能對比

單注射頭半導體模具與雙注射頭半導體模具性能對比見表1。

單注射頭半導體模具與多注射頭半導體模具性能對比見表2。

圖4 自動封裝系統AUTO模

表1 單注射頭與雙注射頭半導體模具性能對比

表2 單注射頭與多注射頭半導體模具性能對比

6 結 論

由于芯片封裝技術經歷了好幾代的變遷，從TO、DIP、SOP、QFP、BGA 到 CSP 再到 MCM，封裝形式也由傳統的單芯片封裝向多芯片封裝形式轉變。封裝形式的轉變，導致半導體封裝模具應用技術不斷提高，傳統的單注射頭半導體模具已滿足不了封裝要求。半導體模具結構由單注射頭模具向雙、多注射頭封裝模具及自動封裝系統AUTO模方向發展。現已在半導體市場成功推廣應用，大大提高了生產效率，創造了良好的經濟效益。

：

[1]嚴智勇，劉蕾.集成電路塑封模設計[J].模具制造，2004（4）：

Evolution of Semiconductor Die

YE Wenli，WANG Zonghua，CAO Jie，TAO Jun，GAO Ming
（The R&D Department Anhui Tongling Sanjia Yamada Tech.Co.Ltd.，Tongling 244000，China）

Abstract:This paper introduces the semiconductor die from a single injection mould to double injection mould，multi injection head mold，and other packaging methods;through the comparison of single injection mould with double injection mould，injection mould multi head，can clear the semiconductor die development inevitable process，embody the modern semiconductor die market are allocation of market share by advanced mold，so as to promote the development of semiconductor die.

Keywords:Semiconductor die；Single injection head；Multi injection head；Preheating free automatic packaging

TN305

B

1004-4507（2013）12-0021-00

2013-11-28

葉文利（1980-），男，安徽省銅陵市人，工程師，主要從事集成電路塑料封裝模、LED模具設計研發、工藝編制。