專利名稱：Ic塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件及其集成電路的封裝、注塑件質(zhì)量控制及
其模具制造相關(guān)領(lǐng)域，具體地是一種用于IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品
質(zhì)量方法及其設(shè)備。 [背景技術(shù)]
現(xiàn)有的IC塑封模壓力監(jiān)控是通過控制塑料成型壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)壓
力來間接控制的。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的壓力傳遞到塑封的每個型腔要經(jīng)過很多 路徑，除了力的剛性傳遞阻力之外，還有澆注系統(tǒng)的壓力損耗。從控制點(diǎn) 到型腔的過程中存在很多不確定因素，從而使得實(shí)際型腔壓力參數(shù)和監(jiān)控 點(diǎn)獲得的參數(shù)之間出現(xiàn)較大的差異。難以準(zhǔn)確地對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制。 監(jiān)控室內(nèi)的所有實(shí)時工藝數(shù)據(jù)都在正常范圍之內(nèi)，卻仍然存在較高的產(chǎn)品 報(bào)廢率的現(xiàn)象是現(xiàn)代塑料產(chǎn)品生產(chǎn)車間常見的。為此，企業(yè)為較高的報(bào)廢 率付出了代價，也必須花費(fèi)額外的資金增加質(zhì)檢工序，用來對產(chǎn)品進(jìn)行篩 選。使得生產(chǎn)效率降低，而成本卻提高。
為了提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品合格率，降低成本，型腔內(nèi)壓力控制成為相 關(guān)領(lǐng)域內(nèi)人們研究的焦點(diǎn)。日本大阪大學(xué)田島尚教授帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)研制了 一種新型可視化模具，研究注塑壓力與充填性能的關(guān)系，從而控制塑封件 或注塑件的質(zhì)量。然而他們的研究僅限于采用模擬的方法改變注塑壓力， 并不能精確控制型腔內(nèi)部壓力，對產(chǎn)品質(zhì)量的控制仍需要很多努力。另 外，有很多模具制造及產(chǎn)品制造企業(yè)，利用有限元的方法、采用軟件進(jìn)行 實(shí)時模擬，然后將模擬結(jié)果用于生產(chǎn)。雖然這種方法，也能解決生產(chǎn)中的 問題、在一定程度上提高降低試模次數(shù)、降低生產(chǎn)成本，但是利用軟件模 擬的方法仍然不能實(shí)時監(jiān)控型腔內(nèi)壓力，從而無法精確確定注塑壓力，產(chǎn) 品質(zhì)量的控制仍然需要多次試模。本實(shí)用新型的目的是提供一種用于IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)
量方法及其設(shè)備，其有效的工藝監(jiān)控手段，以增大塑封成型工藝的合理工 藝條件范圍，提高工藝的穩(wěn)定性，提髙合格率，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種用于IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備，包括IC塑封模 具以及工藝監(jiān)控裝置，所述工藝監(jiān)控裝置包括壓力控制器、數(shù)據(jù)記錄控制 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、監(jiān)視顯示屏，其特征在于在IC塑封模具的每個 型腔內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端連接工藝監(jiān)控裝置。
所述IC塑封模具為帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控器的IC塑封模具。
所述帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控的IC塑封模具中每個型腔內(nèi)的頂桿下 端設(shè)置有壓力傳感器。
還包括記號器、自動剔除機(jī)構(gòu)，所述記號器設(shè)置在帶有頂桿式模內(nèi)壓 力監(jiān)控的IC塑封模具中每個型腔內(nèi)的頂桿下端部位，自動剔除機(jī)構(gòu)設(shè)置 在產(chǎn)品的裝配位置。
本實(shí)用新型的實(shí)施過程包括模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu) 化、設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn)過程及產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工藝監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)過程，其 特征在于所述模具調(diào)試階段和產(chǎn)品生產(chǎn)階段中的工藝數(shù)據(jù)為每個模內(nèi)型 腔壓力傳感器測得的實(shí)際型腔壓力值。
所述模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu)化、設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn)過 程包括充模過程中，壓力傳感器測得的實(shí)際型腔壓力值傳輸?shù)接?jì)算機(jī)監(jiān)控 平臺，記錄壓力、時間工藝數(shù)據(jù)并和已有合格產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，選擇 比較接近的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行塑封實(shí)驗(yàn)，對抽樣的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得品 質(zhì)和工藝參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系曲線，然后進(jìn)行優(yōu)化分析確定本產(chǎn)品合理的 工藝條件范圍，輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺的優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)庫。所述產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工藝監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)過程包括壓力傳感器測得實(shí) 際型腔壓力值輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)材質(zhì)和模具的合 理工藝數(shù)據(jù)和設(shè)定壓力值對比，對超出設(shè)定值一定范圍的型腔所對應(yīng)的塑 封產(chǎn)品，在屏幕上和型腔壓力指示燈陣列中對應(yīng)的指示燈閃亮，為該型腔 頂料桿下的記號器發(fā)一個觸發(fā)信號，使其在產(chǎn)品上做出一個記號，在產(chǎn)品 裝配的過程中利用自動剔除機(jī)構(gòu)，對有記號的不合格品自動剔除。
本實(shí)用新型有益效果本實(shí)用新型將高精度壓力傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī) 技術(shù)結(jié)合在一起，并將其應(yīng)用到IC塑封工藝中。直接監(jiān)測每個塑封型腔 中壓力的變化，彌補(bǔ)了以往只能通過控制液壓系統(tǒng)壓力來間接控制型腔壓 力的不足?？梢源蟠蟾纳扑芊夤に嚳刂频木?，降低眾多型腔間熔料壓力 的不平衡程度，增加合理工藝條件的范圍，減小對金絲和芯片的沖擊，減 少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，提高產(chǎn)品使用壽命和產(chǎn)品合格率。結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以 自動記錄和剔除不合格產(chǎn)品。隨著髙精度、低成本的壓力傳感器技術(shù)逐步 成熟，該方法將會得到廣泛的應(yīng)用。 [
]
圖1是本實(shí)用新型的工藝監(jiān)控裝置示意圖2是本實(shí)用新型的模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu)化以及 數(shù)據(jù)庫充實(shí)過程示意圖3是本實(shí)用新型的產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工藝監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)過程示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的模內(nèi)型腔壓力傳感器及記號器分布圖； 圖5是本實(shí)用新型的傳感器和記號器結(jié)構(gòu)圖。
參見圖4、圖5， 1是澆口， 2是分流道，3是型腔，4是型腔板，5 是支撐板，6是頂板導(dǎo)柱，7是頂板導(dǎo)套，8是頂桿，9是頂桿固定板， 10是頂板，11是記號器，12是壓力傳感器，13是記號器信號線，14是 傳感器信號線。 [具體實(shí)施方式
]一種用于ic塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備，包括IC塑封模
具、溫度傳感器以及工藝監(jiān)控裝置(如圖l所示)，所述工藝監(jiān)控裝置包 括壓力控制器、數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、監(jiān)視顯示屏及溫度控
制器，在帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控的IC塑封模具中每個型腔內(nèi)的頂桿下
端設(shè)置有壓力傳感器、記號器，壓力傳感器和溫度傳感器分別連接壓力傳 感器信號集線器和溫度傳感器信號集線器，壓力傳感器信號集線器和溫度 傳感器信號集線器的輸出端連接數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)的 輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺)的輸出端分 別連接壓力控制器、記號器、監(jiān)視顯示屏及溫度控制器，在產(chǎn)品的裝配位 置設(shè)置自動剔除機(jī)構(gòu)。
工藝監(jiān)控裝置具有兩個不同的功能過程模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采
集、分析和優(yōu)化以及數(shù)據(jù)庫充實(shí)過程(如圖2所示)和產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工 藝監(jiān)控功能過程(如圖3所示)。
所述的壓力傳感器為高精度壓力傳感器，其可以為任意外形，通過恰 當(dāng)?shù)姆绞椒胖糜谛颓粌?nèi)，用于監(jiān)測型腔內(nèi)壓力。所述壓力控制器利用數(shù)據(jù) 控制系統(tǒng)將傳感器傳輸?shù)膲毫?shù)據(jù)進(jìn)行辨認(rèn)處理，并提供合理的注塑壓 力。
根據(jù)不同封裝產(chǎn)品的需要，為壓力傳感器控制端設(shè)定各模腔合理的壓 力范圍，該范圍一般在0 100MPa。
封裝產(chǎn)品的類型可以為任意形式的IC封裝產(chǎn)品，如small outline package (SOP)、 shrink small outline package (SSOP)、 quad flat pack (QFP)、 small outline package (SOP)、 small outline transistor (SOT)、 small outline diode (SOD)、 small Outline integrated circuit (SOIC) 、 plastic leaded chip carriers (PUX)、 leadless ceramic chip carrier (LCCC)、 miniature plastic leaded chip carrier (M—PlXC)等o本實(shí)用新型的實(shí)施過程包括模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu) 化、設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn)過程及產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工藝監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)過程，所 述模具調(diào)試階段和產(chǎn)品生產(chǎn)階段中的工藝數(shù)據(jù)為每個模內(nèi)型腔壓力傳感器 測得的實(shí)際型腔壓力值。
所述模具調(diào)試階段的工藝數(shù)據(jù)采集、分析和優(yōu)化、設(shè)定功能的實(shí)現(xiàn)過 程包括充模過程中，每個模內(nèi)型腔壓力傳感器測得了實(shí)際的型腔壓力值 —輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺一記錄壓力一時間工藝數(shù)據(jù)一和已有成熟產(chǎn)品的數(shù) 據(jù)進(jìn)行對比一選擇比較接近的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行塑封實(shí)驗(yàn)一對抽樣的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品 進(jìn)行檢驗(yàn)(包括外形尺寸精度、毛刺、芯片翹曲程度、金絲變形程度、各 種可靠性實(shí)驗(yàn)等)一獲得品質(zhì)和工藝參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系曲線一進(jìn)行優(yōu)化 分析確定本產(chǎn)品合理的工藝條件范圍一加入計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺的優(yōu)化工藝數(shù) 據(jù)庫。
所述產(chǎn)品生產(chǎn)階段的工藝監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)過程包括模內(nèi)型腔壓力傳 感器測得實(shí)際型腔壓力值一輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺一從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相應(yīng)材 質(zhì)和模具的合理工藝數(shù)據(jù)一和設(shè)定壓力值對比一超出設(shè)定值±2%范圍的 型腔所對應(yīng)的塑封產(chǎn)品定義為不合格品一在屏幕上和型腔壓力指示燈陣列 中對應(yīng)的指示燈閃亮一為該型腔頂料桿下記號器的電磁鐵發(fā)一個觸發(fā)信號
—迫使頂桿向上一個約0. 5mm的距離一在產(chǎn)品上做出一個記號一在產(chǎn)品裝 配的過程中利用自動剔除機(jī)構(gòu)的夾具的位置感應(yīng)，對有記號的不合格品自 動剔除。
實(shí)施過程中，每一模每一腔產(chǎn)品的工藝參數(shù)完整記錄和保存，伴隨每 個產(chǎn)品在裝配、使用、維修整個產(chǎn)品生命過程中的每一步，形成產(chǎn)品工藝 改進(jìn)和更新的計(jì)算機(jī)閉環(huán)平臺，為產(chǎn)品工藝的不斷優(yōu)化積累數(shù)據(jù)，為新材 料和新工藝的開發(fā)提供依據(jù)。
權(quán)利要求1、一種用于IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備，包括IC塑封模具以及工藝監(jiān)控裝置，所述工藝監(jiān)控裝置包括壓力控制器、數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、監(jiān)視顯示屏，數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)的輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸出端分別連接壓力控制器、監(jiān)視顯示屏，其特征在于在IC塑封模具的每個型腔內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端連接工藝監(jiān)控裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備，其特征在于所述IC塑封模具為帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控器的IC塑封模具。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備，其特征在于所述帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控的IC塑封模具中每個型腔內(nèi)的頂桿下端設(shè)置有壓力傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備，其特征在于還包括記號器、自動剔除機(jī)構(gòu)，所述記號器設(shè)置在帶有頂桿式模內(nèi)壓力監(jiān)控的ic塑封模具中每個型腔內(nèi)的頂桿下端部位，自動剔除機(jī)構(gòu)設(shè)置在產(chǎn)品的裝配位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體地是一種IC塑封模內(nèi)壓力監(jiān)測控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝監(jiān)控設(shè)備，數(shù)據(jù)記錄控制系統(tǒng)的輸出端連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸出端分別連接壓力控制器、監(jiān)視顯示屏，其特征在于在IC塑封模具的每個型腔內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端連接工藝監(jiān)控裝置；本實(shí)用新型有益效果將高精度壓力傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，將其應(yīng)用到IC塑封工藝中直接監(jiān)測每個塑封型腔中壓力的變化，彌補(bǔ)了以往只能通過控制液壓系統(tǒng)壓力來間接控制型腔壓力的不足，可以大大改善塑封工藝控制的精度，降低眾多型腔間熔料壓力的不平衡程度，減小對金絲和芯片的沖擊，減少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，提高產(chǎn)品使用壽命和合格率。
文檔編號G05B19/418GK201307237SQ20082015603
公開日2009年9月9日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者張恩霞, 曹陽根 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)