SOT系列產品封裝中常見的缺陷及解決方法

張先兵

（銅陵中銳電子科技有限公司， 安徽 銅陵 244000）

引言

隨著近些年半導體的飛速發(fā)展，電子產品越來越多地應用在日常生活中，其中貼片二極管和貼片三極管的產品應用最為廣泛，由于市場需求量的增加，承載芯片的引線框架外形越來越大，單位面積內的封裝制品密度也越來越高，在框架密度提高的同時，也出現了適用不同場合，擁有不同電性能的各種牌號的綠色環(huán)保樹脂，其粘度、流動性、成型溫度等均不相同，與芯片連接的金線為適應不同使用環(huán)境其直徑和材質也在不斷交替使用，金線的材質分為純金、純銅和鋁等，直徑也從10～25 μm等不同。因此在封裝過程中往往會出現各種缺陷等質量問題。以下以SOT23-25-26和SOT89為主列舉一些常見的封裝問題及解決方案。

1 制品引腳側面

以銅材為基體的引線框架封裝出的產品引腳側面溢膠較多，且溢出長度超過打彎的位置，電鍍前高壓水等無法處理掉；這些沒有去除的溢膠在后道T/F打彎的時候會落入模具中，留在刃口件表面或者卡在凹模上，在高速沖切的過程中將廢料壓在引腳上，造成黑腳或者引腳表面破損，更有甚者會造成刃口件崩缺，直接導致設備停機和產品報廢，少數在T/F中仍沒有去掉的溢膠對元器件在電路板上焊接的時候造成困擾，形成虛焊、接觸不良甚至元器件脫落等，建議可采用以下解決方案。

1.1 引腳對應齒槽的設計

對于該類產品在封裝模具上采用開齒的結構，即在模具上對應引腳的位置采用EDM或者磨削的方式加工截面為梯形的通槽，引線框架放在模具上的時候引腳落在槽內，由于槽側面為梯形，上口與引腳間隙大，溢膠多出現在此處，因此可在沖切引線框架的時候，將沖裁圓角面放在下型，沖裁的毛刺面放在上型，合模的時候毛刺會被模具擠壓向兩邊延展，使得與齒槽的側面間隙變小，可以有效封閉樹脂的流動路線，使溢膠長度變短，同時齒槽上下口的尺寸間隙按實際檢測的引腳寬度來設計，同時槽口增加0.01～0.02 mm的倒角，由于引線框架的封裝密度大，需要保證每個產品對應的齒槽深度和寬度均勻一致，才能使每只產品的封裝效果相同，不會產生鑲條局部磨損過大或者引線框架局部入位困難的情況。

1.2 引線框架結構的改進

采用引腳之間增加橫筋結構的引線框架,如圖1所示，將引腳之間用橫筋相連，阻斷樹脂的流動，使得樹脂留在橫筋以內，此結構的優(yōu)點是橫筋將樹脂長度阻斷在指定的位置，且長度可控，后道也可以完全去除這些多余的樹脂，缺點是切筋成型的時候增加了工步，增加了一套沖塑的凸模和凹模，且刃口件的壽命比上一種方案略短，整體成本有所上升。

圖1 帶橫筋和不帶橫筋對比示意圖

2 下模澆口處缺損或開裂

由于SOT類的產品多為下型深度小于上型，還有部分產品下型深度僅與引線框架厚度一樣（例如SOT89），所以De-gate時由于應力的拉扯，遇到較脆的環(huán)氧樹脂的時候，澆口斷裂處會延伸至塑封體側面，形成缺損，嚴重時造成上下塑封體裂開。采用綠色環(huán)保樹脂的時候，脫模力不均勻，造成上下膠體交接的位置易分層開裂。解決方案如下。

2.1 流道和澆口部位的改進

SOT類的產品受外形大小的限制，制品上無法設置頂桿，主要依靠開澆口對制品的拉力和邊框頂桿對引線框架的頂出力來脫模，加大充填角度，使?jié)部诤土鞯肋B接的部位強度增大，同時澆口位置設置頂桿，其對稱的位置也需要設置邊框頂桿，依靠頂桿對澆口的推力來帶動澆口對膠體的拉力，澆口和膠體中間采用0.05 mm的平直段過渡，既可以使拉力均勻，又防止?jié)部跀嗔言斐赡z體部位內凹。

2.2 模具型腔加工形狀調整

加工模具型腔的時候，底面和側面的交接處采用平滑均勻的圓角過渡，在不影響最終產品編帶和焊接的情況下，R0.2 mm過渡比較合適，此尺寸的過渡圓角不會在洗模的時候出現死角，普通的洗模膠條都可以清洗到，同時開模的時候，收縮應力的關系，此圓角處的環(huán)氧樹脂更容易與模具分離，再帶動整模制品脫模。

2.3 模具表面處理

模具上的成型鑲條在電鍍前對腔體的五個面進行霧狀噴砂，完全去除腔體表面的切削液，氧化層等，電鍍的時候鍍層才能均勻牢固的附著在腔體表面，電鍍后由于電鍍的尖角效應，腔體口部會產生電鍍毛刺，所以鍍后需要使用橡皮細砂對口部噴砂，去除毛刺，也可以在電鍍前將口部噴出C0.01 mm左右的倒角，這樣電鍍后就不會出現毛刺了，目前最常用的表面處理方式是鍍硬鉻，對用在高端場合的產品，鑲條表面可以做物理氣相沉積法，鍍氮化鈦或者氮化鉻，其優(yōu)點是比鍍鉻處理的表面更潤滑，更不易粘附樹脂中析出的填料。

3 膠體與引線框架偏位以及上下膠體之間錯位

由于現在SOT類產品的引線框架外形越來越大，且厚度又很薄，不管是焊芯后的應力、還是溫差等，都會使引線框架產生變形，而模具上的鑲條外形也同樣越來越大，其定位精度、加工和裝配誤差、溫度不均勻性等都會造成最終封裝產品偏錯位超標，影響后道工序和焊接精度，建議采用以下方案。

3.1 定位方式的設計

定位釘的位置設計在中心流道側，且采用三個圓釘定位，對于寬度超過80 mm以上的引線框架，除去定位釘側以外，其余三個方向建議設計導向釘，單面設計0.1 mm左右的間隙，釘子導向端和導向角度要適中，投料的時候使框架順著導向斜度平穩(wěn)的落在鑲條上。

3.2 入位部分的設計

模具鑲條上所有參與入位的部分（例如，管腳、內邊框等）都設計加工成帶導向斜度的，使入位順暢，減小因為引線框架變形引起的定位誤差，對于框架厚度較薄的產品，斜度底面交接的圓角盡量小，有條件的可以增加清角的加工工步。

如果是MGP模的封裝形式，上料架部分可設計成單個模盒的浮動托框式，減少因為溫度不均勻引起的入位不暢。

4 散熱片背面溢膠

對于單面封裝的SOT產品，列如SOT89，散熱片是外露的，且散熱片的寬度較寬，其背面的溢膠范圍是有要求的，溢膠長度和厚度都不可多，在水刀處理后必須保證背面無殘留溢膠，否則對產品的外觀和焊接性能都有影響，因此散熱片面上的溢膠控制是需要注意的。

該類單面封裝產品一般引線框架的厚度較厚，在模具上都是開齒處理，引腳側面不可沖塑，散熱片方向的寬度遠大于管腳的寬度，如果兩者在模具上都設計了同樣的壓緊量，合模的時候管腿處更容易壓扁，而散熱片處則不容易壓緊，模具上最終壓緊力不均衡，導致模面不平，散熱片面上容易形成溢料，在設計模具的時候，根據引線框架材質的抗壓強度計算散熱片處和管腳處的壓印面積，將兩個地方的壓緊量設計成不同，例如管腳處壓緊量按0.015 mm設計，散熱片處則按0.01mm設計，使得最終合模時引線框架受力和變形均勻。

5 結語

以上是SOT類產品在封裝中經常出現的一些問題和解決方案供參考，半導體行業(yè)是一個涉及面廣、應用范圍大的一個產業(yè)鏈，封裝只是其中的一個環(huán)節(jié)，而SOT類的產品還只是眾多封裝產品中的一小部分，我們希望能通過理論分析、實踐、驗證等來解決一些難題，加速半導體行業(yè)的發(fā)展。