专利名称：Ic塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备的制作方法
技术领域：
IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备
本实用新型涉及半导体器件及其集成电路的封装、注塑件质量控制及
其模具制造相关领域，具体地是一种用于IC塑封模内压力监测控制产品
质量方法及其设备。 [背景技术]
现有的IC塑封模压力监控是通过控制塑料成型压力机的液压系统压
力来间接控制的。因为液压系统的压力传递到塑封的每个型腔要经过很多 路径，除了力的刚性传递阻力之外，还有浇注系统的压力损耗。从控制点 到型腔的过程中存在很多不确定因素，从而使得实际型腔压力参数和监控 点获得的参数之间出现较大的差异。难以准确地对产品的质量进行控制。 监控室内的所有实时工艺数据都在正常范围之内，却仍然存在较高的产品 报废率的现象是现代塑料产品生产车间常见的。为此，企业为较高的报废 率付出了代价，也必须花费额外的资金增加质检工序，用来对产品进行筛 选。使得生产效率降低，而成本却提高。
为了提高产品质量及产品合格率，降低成本，型腔内压力控制成为相 关领域内人们研究的焦点。日本大阪大学田岛尚教授带领他的团队研制了 一种新型可视化模具，研究注塑压力与充填性能的关系，从而控制塑封件 或注塑件的质量。然而他们的研究仅限于采用模拟的方法改变注塑压力， 并不能精确控制型腔内部压力，对产品质量的控制仍需要很多努力。另 外，有很多模具制造及产品制造企业，利用有限元的方法、采用软件进行 实时模拟，然后将模拟结果用于生产。虽然这种方法，也能解决生产中的 问题、在一定程度上提高降低试模次数、降低生产成本，但是利用软件模 拟的方法仍然不能实时监控型腔内压力，从而无法精确确定注塑压力，产 品质量的控制仍然需要多次试模。本实用新型的目的是提供一种用于IC塑封模内压力监测控制产品质
量方法及其设备，其有效的工艺监控手段，以增大塑封成型工艺的合理工 艺条件范围，提高工艺的稳定性，提髙合格率，提高生产效率，降低生产成本。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的
一种用于IC塑封模内压力监测控制产品质量的设备，包括IC塑封模 具以及工艺监控装置，所述工艺监控装置包括压力控制器、数据记录控制 系统、数据处理系统、监视显示屏，其特征在于在IC塑封模具的每个 型腔内设置压力传感器，压力传感器的输出端连接工艺监控装置。
所述IC塑封模具为带有顶杆式模内压力监控器的IC塑封模具。
所述带有顶杆式模内压力监控的IC塑封模具中每个型腔内的顶杆下 端设置有压力传感器。
还包括记号器、自动剔除机构，所述记号器设置在带有顶杆式模内压 力监控的IC塑封模具中每个型腔内的顶杆下端部位，自动剔除机构设置 在产品的装配位置。
本实用新型的实施过程包括模具调试阶段的工艺数据采集、分析和优 化、设定功能的实现过程及产品生产阶段的工艺监控功能的实现过程，其 特征在于所述模具调试阶段和产品生产阶段中的工艺数据为每个模内型 腔压力传感器测得的实际型腔压力值。
所述模具调试阶段的工艺数据采集、分析和优化、设定功能的实现过 程包括充模过程中，压力传感器测得的实际型腔压力值传输到计算机监控 平台，记录压力、时间工艺数据并和已有合格产品的数据进行对比，选择 比较接近的工艺数据进行塑封实验，对抽样的实验产品进行检验，获得品 质和工艺参数之间的对应关系曲线，然后进行优化分析确定本产品合理的 工艺条件范围，输入计算机监控平台的优化工艺数据库。所述产品生产阶段的工艺监控功能的实现过程包括压力传感器测得实 际型腔压力值输入计算机监控平台，从数据库中调用相应材质和模具的合 理工艺数据和设定压力值对比，对超出设定值一定范围的型腔所对应的塑 封产品，在屏幕上和型腔压力指示灯阵列中对应的指示灯闪亮，为该型腔 顶料杆下的记号器发一个触发信号，使其在产品上做出一个记号，在产品 装配的过程中利用自动剔除机构，对有记号的不合格品自动剔除。
本实用新型有益效果本实用新型将高精度压力传感器技术与计算机 技术结合在一起，并将其应用到IC塑封工艺中。直接监测每个塑封型腔 中压力的变化，弥补了以往只能通过控制液压系统压力来间接控制型腔压 力的不足。可以大大改善塑封工艺控制的精度，降低众多型腔间熔料压力 的不平衡程度，增加合理工艺条件的范围，减小对金丝和芯片的冲击，减 少产品内应力，提高产品使用寿命和产品合格率。结合计算机技术，可以 自动记录和剔除不合格产品。随着髙精度、低成本的压力传感器技术逐步 成熟，该方法将会得到广泛的应用。 [
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图1是本实用新型的工艺监控装置示意图2是本实用新型的模具调试阶段的工艺数据采集、分析和优化以及 数据库充实过程示意图3是本实用新型的产品生产阶段的工艺监控功能实现过程示意图； 图4是本实用新型的模内型腔压力传感器及记号器分布图； 图5是本实用新型的传感器和记号器结构图。
参见图4、图5， 1是浇口， 2是分流道，3是型腔，4是型腔板，5 是支撑板，6是顶板导柱，7是顶板导套，8是顶杆，9是顶杆固定板， 10是顶板，11是记号器，12是压力传感器，13是记号器信号线，14是 传感器信号线。 [具体实施方式
]一种用于ic塑封模内压力监测控制产品质量的设备，包括IC塑封模
具、温度传感器以及工艺监控装置(如图l所示)，所述工艺监控装置包 括压力控制器、数据记录控制系统、数据处理系统、监视显示屏及温度控
制器，在带有顶杆式模内压力监控的IC塑封模具中每个型腔内的顶杆下
端设置有压力传感器、记号器，压力传感器和温度传感器分别连接压力传 感器信号集线器和温度传感器信号集线器，压力传感器信号集线器和温度 传感器信号集线器的输出端连接数据记录控制系统，数据记录控制系统的 输出端连接数据处理系统，数据处理系统(计算机监控平台)的输出端分 别连接压力控制器、记号器、监视显示屏及温度控制器，在产品的装配位 置设置自动剔除机构。
工艺监控装置具有两个不同的功能过程模具调试阶段的工艺数据采
集、分析和优化以及数据库充实过程(如图2所示)和产品生产阶段的工 艺监控功能过程(如图3所示)。
所述的压力传感器为高精度压力传感器，其可以为任意外形，通过恰 当的方式放置于型腔内，用于监测型腔内压力。所述压力控制器利用数据 控制系统将传感器传输的压力数据进行辨认处理，并提供合理的注塑压 力。
根据不同封装产品的需要，为压力传感器控制端设定各模腔合理的压 力范围，该范围一般在0 100MPa。
封装产品的类型可以为任意形式的IC封装产品，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本实用新型的实施过程包括模具调试阶段的工艺数据采集、分析和优 化、设定功能的实现过程及产品生产阶段的工艺监控功能的实现过程，所 述模具调试阶段和产品生产阶段中的工艺数据为每个模内型腔压力传感器 测得的实际型腔压力值。
所述模具调试阶段的工艺数据采集、分析和优化、设定功能的实现过 程包括充模过程中，每个模内型腔压力传感器测得了实际的型腔压力值 —输入计算机监控平台一记录压力一时间工艺数据一和已有成熟产品的数 据进行对比一选择比较接近的工艺数据进行塑封实验一对抽样的实验产品 进行检验(包括外形尺寸精度、毛刺、芯片翘曲程度、金丝变形程度、各 种可靠性实验等)一获得品质和工艺参数之间的对应关系曲线一进行优化 分析确定本产品合理的工艺条件范围一加入计算机监控平台的优化工艺数 据库。
所述产品生产阶段的工艺监控功能的实现过程包括模内型腔压力传 感器测得实际型腔压力值一输入计算机监控平台一从数据库中调用相应材 质和模具的合理工艺数据一和设定压力值对比一超出设定值±2%范围的 型腔所对应的塑封产品定义为不合格品一在屏幕上和型腔压力指示灯阵列 中对应的指示灯闪亮一为该型腔顶料杆下记号器的电磁铁发一个触发信号
—迫使顶杆向上一个约0. 5mm的距离一在产品上做出一个记号一在产品装 配的过程中利用自动剔除机构的夹具的位置感应，对有记号的不合格品自 动剔除。
实施过程中，每一模每一腔产品的工艺参数完整记录和保存，伴随每 个产品在装配、使用、维修整个产品生命过程中的每一步，形成产品工艺 改进和更新的计算机闭环平台，为产品工艺的不断优化积累数据，为新材 料和新工艺的开发提供依据。
权利要求1、一种用于IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备，包括IC塑封模具以及工艺监控装置，所述工艺监控装置包括压力控制器、数据记录控制系统、数据处理系统、监视显示屏，数据记录控制系统的输出端连接数据处理系统，数据处理系统的输出端分别连接压力控制器、监视显示屏，其特征在于在IC塑封模具的每个型腔内设置压力传感器，压力传感器的输出端连接工艺监控装置。
2、 根据权利要求1所述一种IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备，其特征在于所述IC塑封模具为带有顶杆式模内压力监控器的IC塑封模具。
3、 根据权利要求2所述一种IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备，其特征在于所述带有顶杆式模内压力监控的IC塑封模具中每个型腔内的顶杆下端设置有压力传感器。
4、 根据权利要求2所述一种IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备，其特征在于还包括记号器、自动剔除机构，所述记号器设置在带有顶杆式模内压力监控的ic塑封模具中每个型腔内的顶杆下端部位，自动剔除机构设置在产品的装配位置。
专利摘要本实用新型涉及半导体器件领域，具体地是一种IC塑封模内压力监测控制产品质量的工艺监控设备，数据记录控制系统的输出端连接数据处理系统，数据处理系统的输出端分别连接压力控制器、监视显示屏，其特征在于在IC塑封模具的每个型腔内设置压力传感器，压力传感器的输出端连接工艺监控装置；本实用新型有益效果将高精度压力传感器技术与计算机技术结合在一起，将其应用到IC塑封工艺中直接监测每个塑封型腔中压力的变化，弥补了以往只能通过控制液压系统压力来间接控制型腔压力的不足，可以大大改善塑封工艺控制的精度，降低众多型腔间熔料压力的不平衡程度，减小对金丝和芯片的冲击，减少产品内应力，提高产品使用寿命和合格率。
文档编号G05B19/418GK201307237SQ20082015603
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者张恩霞, 曹阳根 申请人:上海工程技术大学