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        熱固性塑料封裝成型對半導(dǎo)體器件參數(shù)數(shù)值的影響研究

        2017-06-22 22:17:51徐德軍何偉偉
        科學(xué)家 2017年8期
        關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體器件

        徐德軍+何偉偉

        摘 要 本文對熱固性塑料的基本概況進(jìn)行了分析,包括其注塑方法和注意事項(xiàng);研究了半導(dǎo)體器件直流參數(shù)測試系統(tǒng),同時(shí)對其技術(shù)指標(biāo)、功能原理、軟件開發(fā)等進(jìn)行了分析,旨在為相關(guān)從業(yè)人員提供參考意見。

        關(guān)鍵詞 熱固性塑料;封裝成型;半導(dǎo)體器件;參數(shù)影響

        中圖分類號(hào) TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363(2017)08-0040-02

        1 熱固性塑料概況

        1.1 熱固性塑料

        熱固性塑料的主要成分是熱固性樹脂,然后融合各種必要的添加劑,再通過交聯(lián)固化工藝注塑成形。材料在成型之前處于液態(tài)狀態(tài),在封裝成型以后其狀態(tài)不會(huì)再發(fā)生變化,例如次軟化、熱熔等。目前比較常見的熱固性塑料種類比較多,其用途也多種多樣,例如氨基塑料、環(huán)氧塑料、醇酸塑料等。其成型工藝與熱塑性塑料成型工藝大體相同,僅僅在工藝參數(shù)上有些變化。

        1.2 熱固性塑料注塑成型方法

        目前比較常見的注塑成型方法為:將熱固性塑料原料倒進(jìn)塑化機(jī)筒,然后塑化機(jī)筒會(huì)加熱,筒內(nèi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿,使得原料熔化,并被螺桿推動(dòng),到達(dá)螺桿的頭部。當(dāng)融化的原料達(dá)到注塑要求時(shí),螺桿會(huì)前移,并以一定的注射壓力和速度將原料推入模具內(nèi)。在高溫高壓條件下,原料會(huì)在模具與固化劑相互作用,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),釋放水、氨等低分子物質(zhì)。最后當(dāng)熔料降溫并徹底硬化以后,可以將其從模具中拿出,成為注塑成品。

        1.3 熱固性塑料注塑成型注意事項(xiàng)

        注塑環(huán)節(jié)十分重要,因此,在注塑過程中,熱固性塑料的熔料必須要具有較好的穩(wěn)定性和流動(dòng)性,在筒內(nèi)的時(shí)間至少要10min,并且主要熔體在低溫的時(shí)候比較穩(wěn)定,高溫的時(shí)候交聯(lián)反應(yīng)十分迅速。注意機(jī)筒內(nèi)加熱的介質(zhì)是水,成型模具內(nèi)的加熱介質(zhì)是油,而且必須要用恒溫控制,盡量降低溫度波動(dòng)差。注射熔體的時(shí)候,必須要把控好壓力和速度,不能過快,過快會(huì)出現(xiàn)推擠,還要注意調(diào)整的時(shí)候要以成品的質(zhì)量為準(zhǔn)。注塑之前要檢查螺桿頭部和噴嘴,不能有殘料,且噴嘴是敞開式的,熔料的通道要潔凈并光滑。

        2 半導(dǎo)體器件概述

        半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性在導(dǎo)體和絕緣體之間,可以充分利用這一特性,例如某些具有特殊要求的器件,可以用半導(dǎo)體材料來制備。隨著科技的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)材料功能的弊端開始顯露,無法滿足人們的需求,因此出現(xiàn)了具有半導(dǎo)體特征的有機(jī)材料。例如一些高分子聚合物、塑料凳,甚至某些高性能的材料還會(huì)逐漸取代Si和GaAs制備的半導(dǎo)體材料。塑料半導(dǎo)體材料已經(jīng)逐步被研發(fā)出來,并且具有獨(dú)特的優(yōu)勢,原料容易得到、重量輕、成本低、工藝簡易、穩(wěn)定性好等,而且該類半導(dǎo)體材料還屬于可回收的材料,真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保。

        3 研究方法

        本文對半導(dǎo)體器件的直流參數(shù)測試系統(tǒng)進(jìn)行研究,該系統(tǒng)的各部分技術(shù)指標(biāo)及主要功能如下:計(jì)算機(jī)是運(yùn)行平臺(tái)和系統(tǒng)核心;系統(tǒng)背板能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)電壓源、電流源、電壓表等模塊與計(jì)算機(jī)的通信;系統(tǒng)專用接口用于通信系統(tǒng)背板和計(jì)算機(jī);高壓電壓源能夠供給擊穿電壓;大電流源供給測量所需的脈沖電流。通過該恒壓源能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖電流的測量;小電流源可以為系統(tǒng)提供直流電流;小電壓源為系統(tǒng)提供直流電壓。數(shù)字電壓表是用來測量直流電壓的,其測量范圍為1~3?000V,允許的最大誤差為±1%。矩陣開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)不同模塊之間的調(diào)配,為直流參數(shù)測量工作打好基礎(chǔ);測試端子可以將被測功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行連接。?

        4 直流參數(shù)測量原理

        對可測試大電流的恒壓源來施加要求的電壓,然后將小電壓源的電壓值降低,使測試的電流滿足規(guī)定值,并記錄此時(shí)電壓的數(shù)值。最后將電壓值變換升高,并將可測試的大電流記錄。脈沖大電流源的重要指標(biāo)是電流的范圍,電流的范圍必須要滿足要求,在10A~500A之間,脈沖的寬度為:當(dāng)50A以下的時(shí)候是100μs~10ms,在50A~500A內(nèi)是300μs,允許的最大誤差是±2%,其開路電壓為4V。

        脈沖大電流源的作用有很多,其中比較重要的像產(chǎn)生脈沖大電流,自重脈沖電流的幅度范圍在60A~600A之間,其脈沖的寬度應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來確定。在該項(xiàng)目中,最重要的就是模塊的研制,其研制過程融合了電容充放電原理,所以在實(shí)際應(yīng)用中,能夠通過變壓器來實(shí)現(xiàn)電容器矩陣的充電功能,在實(shí)現(xiàn)一個(gè)定值的時(shí)候,也可以通過相關(guān)軟件來進(jìn)行通斷時(shí)間的控制,從而生成脈沖大電流。但是該技術(shù)難度非常的大,尤其是在實(shí)施過程中,采取何種方式來達(dá)到脈沖電流的精度是非常難的,同時(shí)怎樣配合大功率精密電阻去實(shí)現(xiàn)脈沖電流的精確性也是很難得,另外值得一提的就是電容充放電矩陣容抗的影響,其影響非常大,如何降低也是其關(guān)鍵點(diǎn)之一。基于以上幾個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn),在該設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員融合了值電容并聯(lián)的技術(shù),通過該技術(shù)能夠有效滿足對電容值的需求,同時(shí)也能夠降低因?yàn)殡娙葸^大而導(dǎo)致的高阻抗特性。

        5 技術(shù)指標(biāo)的保證

        硬件設(shè)計(jì)最為重要的基礎(chǔ)就是保證技術(shù)的指標(biāo),因此針對該設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,技術(shù)人員進(jìn)行了相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì),本文重點(diǎn)對小電壓源和小電流源兩個(gè)部分進(jìn)行相關(guān)的分析。二者的技術(shù)指標(biāo)都強(qiáng)調(diào)了電壓、電流等,其電壓的范圍要保持在-20V~20V,并且誤差不能超過1%;其電流的允許范圍是:20mA~30A之間,能夠接受的最大允許為1%,超過之后穩(wěn)定性會(huì)下降;其開路電壓為一個(gè)定值,再本設(shè)計(jì)中為10V。

        在本研究實(shí)驗(yàn)中,采取了以下幾種措施來保證實(shí)驗(yàn)的精確性:首先是數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片方面,對于數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片本研究選用了目前比較主流芯片,具有完整的雙通道,其中一個(gè)通道可以給電路提供驅(qū)動(dòng)的電壓以及電流,另外一個(gè)能夠提供鉗位電壓和電流。而且12位輸出的精度比較高,DAC精度為±0.032%;而且還具有電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器,能夠避免塌陷導(dǎo)致的精度下降,并可以進(jìn)行噪聲處理。

        其次,在電壓分擋模式切換方面,本研究使用了串聯(lián)方式,該方式能夠配合出不同的阻值,因?yàn)槿绻遣⒙?lián)的話,在繼電器進(jìn)行切換的時(shí)候,會(huì)構(gòu)成反饋環(huán)路,主運(yùn)放開環(huán)所輸出的電壓非常接近電源值,從而影響精度;另外輸出端并沒有直接與負(fù)載連接,當(dāng)測試元件的等效電阻比較小的時(shí)候,受到線損的影響,會(huì)出現(xiàn)測試誤差,所以在本研究中,采用了開爾文電橋接法;并且為了防止地電源的干擾,研究人員把FORCE包裹起來,從而形成等電位,保證了研究數(shù)據(jù)的精度;最后就是研究人員在電路板走線的時(shí)候,嚴(yán)格杜絕了直角走線的方式,從而降低了噪聲輻射和耦合度,并且還能減小耦合噪聲。

        6 結(jié)論

        本文從熱固性塑料的概況出發(fā),總結(jié)了注塑方法和注意事項(xiàng);同時(shí)研究了半導(dǎo)體器件直流參數(shù)測試系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)、功能原理、軟件開發(fā)等,旨在為熱固性塑料封裝成型對半導(dǎo)體器件參數(shù)數(shù)值的影響研究提供意見。相關(guān)技術(shù)人員在參考本意見的時(shí)候,需要結(jié)合實(shí)際情況,對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和改進(jìn),以求能夠更好地?應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

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