摘要：所谓塑封，是指将构成电子元器件或集成电路的各部件按规范要求进行合理布置、组装与连接，并通过隔离技术使其免受水分、尘埃及有害气体的侵蚀，同时具备减缓振动、防止外来损伤以及稳定元器件参数的作用。塑封料通过流动包覆的方式，将完成内互联的裸芯片半成品进行包封，使其与外

半导体工程师 2025年06月07日 10:19 北京

概述

2025

所谓塑封，是指将构成电子元器件或集成电路的各部件按规范要求进行合理布置、组装与连接，并通过隔离技术使其免受水分、尘埃及有害气体的侵蚀，同时具备减缓振动、防止外来损伤以及稳定元器件参数的作用。塑封料通过流动包覆的方式，将完成内互联的裸芯片半成品进行包封，使其与外界环境隔绝，固化后形成保护性封装体，为后续电子组装提供可加工的标准化电子个体。通常而言，封装工艺多以塑封环节为核心代表。

塑封工艺过程解析

2025

塑封工艺主要包含以下步骤：

合模：将预处理后的芯片框架精准固定于模具型腔，通过闭合模具形成密封的封装空间。

塑封料加压流动：在500-1000PSI的压力作用下，将预热至80-90℃的塑封料压入模具型腔，使其充分填充芯片及引脚间隙。

塑封料固化：将模具温度升至175℃，塑封料在此温度下发生不可逆的交联反应，由液态转变为固态，完成封装体的固化成型。

脱模：待模具冷却后开启，取出已完成封装的电子元件。

高性能塑封料的特性与组成

2025

性能优良的塑封料需具备多重关键性能：较低的介电常数与介电损耗因子（降低介电常数可缩小信号线路间距，进而提升运行速度）、较高的耐热性、导热性与绝缘性、优异的力学性能、阻燃性以及与硅等元器件相匹配的可调热线胀系数，同时还需拥有良好的化学稳定性与机械性能。常见的塑封料主要由环氧树脂、填料及其他微量添加剂组成。

1. 环氧树脂：其成分之前介绍装片的文章中所提及的环氧树脂一致，作为塑封料的基体，提供化学交联骨架。

2. 填料：填料在塑封料中占比较大，不同类型的填料对封装的散热性与绝缘性影响显著，主要包括SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃和AIN等。填料需具备热膨胀系数低、绝缘性能优良的特点，能够提高塑封体的硬度、耐热性、耐磨性与力学强度，降低固化物内应力，防止开裂变形，并降低机电产品的温升。

Si₃N₄填料：不仅适用于塑封填料，也可用于封装基板。纳米氮化硅具有极高的化学稳定性、耐高温性能，同时具备良好的力学性能与优异的介电性能，主要应用于集成度较高的芯片、光电子和光学器件，可有效降低线膨胀系数、热应力、吸水性和成型收缩率，提升力学性能、热导率、阻燃性和热形变温度，增强耐磨性。

Al₂O₃填料：具有较高硬度，耐化学腐蚀，适用于高压环境，能降低固化收缩率，提高塑封体的导热性、硬度和强度等性能，但添加量过多时，在固化过程中易形成应力集中。

AIN填料：导热性极为优异，可达150-300W/(m·K)，是SiO₂的百倍、Al₂O₃的5倍，同时具备优良的电性能与机械性能。表3-7为典型塑封料的成分含量及功能表，可根据不同特性需求进行配比调整，并结合上述填料类型优化组合。

塑封料流动性及其影响因素

2025

塑封料的流动性与其中固体颗粒的含量密切相关。一般来说，固体颗粒含量越少，黏度越低，流动性相应越好，塑封料也更易流入封装型腔。在塑封或预热过程中，初始阶段塑封料中的大部分成分尚未软化，主要呈固态。随着温度升高，成分逐渐变为液态参与反应，固体颗粒减少。但由于反应不可逆，液态转化为固态后，颗粒不再变回液态，因此塑封料中始终存在固体，并随着反应进行，经过临界点后固体颗粒增多，导致塑封料的流动性呈现先变好后变差的趋势。通常情况下，塑封料的流动性应保持在24in以上。影响塑封料流动性的主要因素包括塑封料的预热程度、金型温度、型腔传导压力和速度等。其反应状态如下图。

玻璃化状态持续时间越长，塑封料在金型中的流动时间越久，越有利于型腔填充。其中，温度是影响玻璃化状态持续时间的关键因素，温度越高，反应速度越快，玻璃化状态持续时间越短。在实际生产中，可通过控制塑封温度与预热温度，有效调整玻璃化状态持续时间。此外，塑封料的密度在生产过程中也会对其实际流动性及玻璃化状态持续时间产生影响。

塑封料的存储与使用规范

2025

由于塑封料在常温下会发生缓慢固化反应，且温度越高反应速度越快，同时水分对塑封成型质量影响显著，因此需尽量减少塑封料中的水分含量。塑封料应存储于5℃以下的干燥环境中，在此条件下有效期为6个月至1年。使用前，塑封料需经历升温过程。由于其存储于5℃以下的冷藏室，与外界使用环境温差较大，空气中的水分遇冷会在塑封料表面凝聚形成水珠，即“结露”现象。塑封料结构为颗粒状混合物，吸湿性能强，水分易被吸入内部。在塑封时，水分遇170℃左右的高温会迅速汽化，在塑封料中形成气泡，导致空洞、溢料等不良问题。为避免此类现象，需将塑封料在密封状态下于常温放置24h，使其逐渐达到常温，该过程称为醒料时间（Aging Time），以防止使用时结露。常温下塑封料的固化反应需控制使用期限，通常规定升温结束后一定时间内使用完毕。未用完的塑封料可密封后与未开封的一同重新冷藏，再次使用需冷藏24h后按正常方法使用，且有效期为24h，仅可重新使用一次。

塑封常见不良现象及原因

2025

塑封过程中常见的不良现象主要有以下几种：

1. 封装体成型不完整：主要原因包括气道堵塞、金型内有异物、塑封料注射时间过长等。

2. 封装体破裂/芯片露出/裂纹：多由封装体受外力撞击、框架变形等因素引起。

3. 封装体上下或左右错位：可能是由于上下金型前后左右错位、框架在金型上定位不准、上下金型前后左右温差过大等原因导致。

4. 封装体上有小气泡：塑封料质量问题、成型参数不正确、模具压力不够、气道堵塞等均可能引发该现象。

5. 塑封溢飞边（FLASH）：引脚上出现塑封薄膜或封装体上有薄飞边，主要原因包括引脚变形导致尺寸偏差、塑封金型磨损、密封性不佳、成型压力不足、塑封料流动性过高等。

来源于学习那些事，作者前路漫漫

半导体工程师半导体行业动态，半导体经验分享，半导体成果交流，半导体信息发布。半导体培训/会议/活动，半导体社群，半导体从业者职业规划，芯片工程师成长历程。283篇原创内容公众号