半导体模具发展历程

叶文利，汪宗华，曹 杰，陶 俊，郜 铭

（安徽铜陵三佳山田科技股份有限公司技术开发部，安徽铜陵 244000）

半导体模具发展历程

叶文利，汪宗华，曹 杰，陶 俊，郜 铭

（安徽铜陵三佳山田科技股份有限公司技术开发部，安徽铜陵 244000）

介绍半导体模具从单注射头模具发展到双注射头模具、多注射头模具，以及其它封装方式等；通过单注射头模具与双注射头模具、多注射头模具进行比较，可以明确半导体模具发展必然进程，体现出现代半导体模具市场确实是按模具的先进性进行分配市场份额，从而推动半导体模具发展历程。

半导体模具；单注射头；多注射头；免预热；自动封装

近年来，半导体模具发展呈多元化发展，模具的更新换代周期也越来越短，新产品的不断推出也加快了模具行业的更替。产品的更新换代主要体现在两个方面，一个是为了节能省耗，另一个是为了扩大产能。

半导体模具由单注射头模具发展到双注射头模具、多注射头模具，也是半导体电子产品由单一体发展至双排以及多排组合的必然结果。多排产品是大量降低铜材、塑脂料的使用，达到节能目的，也减少许多不必要的损耗。并且从单排产品向双排及多排产品转变时，产品的产能也会大幅提高的。

1 单注射头半导体模具

单注射头半导体模具是通过连接杆旋上注射头，然后与压机上注射杆相连，通过压机注射杆进行树脂料的注射，该模具是由上向下注射，因使用的是大料饼，又因该模具注射流动长度过长，会在注射流道末端给产品带来一定的缺陷，如冲填不满、气孔、气泡、溢胶等。在多注射头模具没有大量推广时，该模具在封装行业一直得到广泛应用，因该模具适用性还是比较强的[1]。

适用产品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及PDA、PDB等。

单注射头半导体模具模面见图1所示。

图1 单注射头半导体模具模面图

2 双注射头半导体模具

双注射头模具也是使用大料饼的模具，相对单注射头模具能有效缩短模具流道长度，减小流道截面积，提高树脂利用率。其优点在于在采用大直径料饼的情况下，采用了两个料筒，这样可以在很大程度上缩短注射树脂流长，因此远离注射末端型腔产品的冲填条件得到改善，气孔、气泡及产品疏松等缺陷也就得到相应改善提高，提升了产品的质量，且又减少了封装树脂的用量，降低了生产成本。产品封装质量大大优于单注射头模具。

该模具注射动力来自于下模内置油缸，料筒在下模。通过内置油缸与压机连接，在注射时运用油压进行注射封装。模盒为快换式结构，比单注射头模具维护更换更方便快捷。

适用产品：DIP系列、TO系列、SOP系列、QFP系列及半导体市场相关中档产品。

双注射头半导体模具模面见图2所示。

图2 双注射头半导体模具模面图

3 多注射头半导体模具

多注射头半导体模具是采用免预热型小直径树脂（准10～准18 mm），与使用大料饼（单、双注射头）半导体模具相比，封装树脂成型固化时间要短很多。一般多注射头半导体模具为60～90 s，而大料饼（单、双注射头）模具为120～240 s，因此生产效率提高了1倍以上。因注射树脂流长大大减小，因此模具生产过程中产生的气泡、气孔、注不满、金丝冲弯率超标等现象可有效避免，且制品封装质量高，产品封装工艺稳定，树脂利用率高。

该模具与双注射头半导体模具类似，注射动力来自下模内置油缸。通过内置油缸与压机连接，在注射时运用油压进行注射。模盒也是快换式结构，但维护更换起来是所有模具结构中最方便快捷、最高效的。

适 用 产 品 ：SOT、QFP、LQFP、TSSOP、TSOP、QFN等中高档产品。

多注射头半导体模具模面见图3所示。

4 自动封装AUTO模

图3 多注射头半导体模具模面图

封装AUTO模是在多注射头半导体模具的基础上发展出来的，即把单个多注射头半导体模具的模盒放在自动封装系统上进行封装。自动封装系统是集机械装置、压机、模具、电控于一体的集成电路后工序专用封装设备，自动化程度高、生产效率高、质量稳定，技术含量高，可满足各类高密度、多引脚半导体的半导体电子产品的树脂封装。自动封装AUTO模它与多注射头模具的区别在于，自动封装AUTO模不再是手工辅助上料方式，它是由自动封装系统全自动摆放引线框架，全自动投树脂料进行封装，全自动去除封装后产品废料后将产品置于料盒内，节省大量人力。

适用产品：LQFP、TSSOP、BGA、QFN、CSP 等高档产品。

自动封装AUTO模还可以进行真空封装。真空封装是集成电路后工序封装的高精度、高自动化装备，在封装过程完全抽真空，解决空气对产品的影响。真空封装自动AUTO模多用于QFN，BGA，CSP等高档封装产品。

自动封装系统AUTO模如图4所示。

5 性能对比

单注射头半导体模具与双注射头半导体模具性能对比见表1。

单注射头半导体模具与多注射头半导体模具性能对比见表2。

图4 自动封装系统AUTO模

表1 单注射头与双注射头半导体模具性能对比

表2 单注射头与多注射头半导体模具性能对比

6 结 论

由于芯片封装技术经历了好几代的变迁，从TO、DIP、SOP、QFP、BGA 到 CSP 再到 MCM，封装形式也由传统的单芯片封装向多芯片封装形式转变。封装形式的转变，导致半导体封装模具应用技术不断提高，传统的单注射头半导体模具已满足不了封装要求。半导体模具结构由单注射头模具向双、多注射头封装模具及自动封装系统AUTO模方向发展。现已在半导体市场成功推广应用，大大提高了生产效率，创造了良好的经济效益。

：

[1]严智勇，刘蕾.集成电路塑封模设计[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

叶文利（1980-），男，安徽省铜陵市人，工程师，主要从事集成电路塑料封装模、LED模具设计研发、工艺编制。