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电子塑封机是一种专门用于塑封物品的设备，操作流程主要包括接通电源、调节温度预热、进行塑封和最后关机。在使用前，确保电源插头正确插入插座，并将开关切换至“顺转”和“封塑”位置，随后启动电源。接下来，通过调节“调温”旋纽，并将温度表设定在150℃左右，直到预热指示灯亮起，即可开始塑封工作。
塑封过程中，将需要塑封的相片或证件夹在两片膜之间，从机器的入口送入，证件会自动从出口出来，完成塑封过程。完成后，需先关闭加热开关，待温度降至80℃以下时，再关闭电源。机器预热时间会根据环境温度变化，夏季预热时间较短，冬季则较长，需确保预热稳定时间不少于20分钟。
在塑封时，温度设置过低会导致塑封不完全，温度过高则可能造成薄膜皱折或证件卷入机内。此时，可重新调整“调温”旋钮以达到合适的温度。电子塑封机底部有四个螺丝，用于调节胶辊的压力，确保塑封效果均匀。若发现塑封面出现不完全塑封的情况，可通过调整螺丝解决，但不可旋得过紧，以免造成塑封面皱折或电机过载。
胶辊表面如有异焦物，应在切断电源且胶辊仍在工作时，用棉花蘸酒精或香蕉水擦拭。绝对不能使用汽油或稀释剂清洗，更不可用金属刷子或工具敲打胶辊。若胶辊因老化变硬或开裂，将影响塑封质量，需及时更换。
封塑机的温度选择至关重要，它直接影响到塑封效果。塑封膜的厚度决定了所需温度的高低，80mic和125mic厚度的膜，一般需要90~100℃的温度；125mic到150mic则需要110~130℃；而175mic至200mic的膜，则推荐使用130~150℃的温度。
在塑封过程中，温度控制需得当。温度过低会导致塑封不完全，而温度过高则可能使塑封膜起皱或损坏塑封物。因此，建议初次使用时，先将温度设定在100℃，根据实际效果进行调整。若温度设置过高，容易导致塑封膜在机器内融化，甚至产生烟雾。
在使用塑封机前，需对其进行预热，预热时间会因环境温度变化而有所不同。夏天温度较高时，预热时间较短，可将温度设定低些；而在冬天，则需延长预热时间，并适当提高温度。确保塑封机放置在平整位置，避免意外碰撞或烫伤。
封塑机在工作时温度极高，因此使用过程中需格外小心，避免触碰高温部位。在操作过程中，保持工作区域整洁，避免物品阻碍机器运转，确保人员安全。
环氧模塑料主要由环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、偶联剂、改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等组成。
2.1环氧树脂
环氧树脂作为基体树脂起着将其他组分粘合到一起的重要作用，它决定了模塑料成型时的流动性和反应性及固化物的力学、电气、耐热等性能。常用的环氧树脂有：
（1）邻甲酚醛环氧树脂分子结构式为：
邻甲酚醛环氧树脂的主要性能见表5-8。由于它具有优良的热稳定性和化学稳定性，优异的耐湿性能，已成为环氧模塑料使用最广泛的基体树脂。环氧当量低时模塑料弯曲强度高、耐热性及介电性能好，若环氧当量相同时树脂黏度增加，软化点也相应增加，模塑料的玻璃化温度（Tg）略有增加，但螺旋流动长度变短、吸水率增加。
树脂合成时的副反应导致产物有副反应产物（即杂质），见表5-9。从表中分子结构式可以看出杂质是含有化学键的氯化物和羟基化合物。水解氯主要来源于a、b、c三种杂质，a是氯代醇化合物，它很容易水解，提高制备工艺水平可以除去。但是b、c杂质含的氯不易水解，很难除掉，所以环氧树脂有机氯主要存在b、c杂质中。d杂质是环氧基水解产物，e杂质是产物分子之间反应所致f杂质是未反应的酚醛。d、e、f杂质均含有羟基。这些杂质的存在会使环氧模塑料性能下降，影响到塑封半导体器件的可靠性。所以在制备环氧树脂时应选择最佳聚合条件，使杂质含量越少越好。因为聚合物分子链上的氯（即有机氯）在高温环境下可部分水解成为无机氯。一般产品有机氯含量为（400～500）×10-6，高纯产品小于200～10-6，超高纯产品小于100×10-6。有机氯含量愈少高温水解成无机氯也就愈少。环氧塑封料含氯离子和钠离子愈少，塑封半导体器件芯片上铝布线被腐蚀也就越小。
（2）含溴环氧树脂环氧模塑料中加入含溴环氧树脂可起阻燃作用，一种是含溴双酚A环氧树脂：
另一种是含溴酚醛环氧树脂：
主要性能指标见表5-10。在燃烧时溴化物能起到阻燃作用效果较好，但同时产生对人身健康有害物质，所以人们正积极寻找代用品。
（3）新型环氧树脂由于邻甲酚醛环氧树脂熔融黏度较大，增加填充料用量时模塑料熔融黏度变大不能满足使用要求，所以近年来人们在努力开发新型的环氧树脂，其特点是熔融黏度低、吸水率低、耐热性能好的双官能团或多官能团的新型环氧树脂。这方面报道很多，现将它们的分子结构式及其主要性能汇总下表5-11中。
联苯型环氧树脂由于处于单分子的结晶态，熔融黏度极低（150℃时为0.01Pa·s），可以大量填充球形熔融二氧化硅填料，使环氧模塑料的线膨胀系数极大地降低。联苯型环氧树脂是超低应力、低膨胀型环氧模塑料的首选基础树脂，缺点是价格昂贵，贮存期较短，容易发生溢料。双环戊二烯型环氧树脂（DCPD）是由日本大日本油墨公司开发出的另一低黏度环氧树脂。其特点为低熔融黏度（150℃时为0.07Pa·s），低吸湿性（吸湿性较邻甲酚醛环氧树脂和联苯型环氧树脂都好），粘接强度较高，优秀的耐热性能和机电性能。由于具有以上特点，双环戊二烯型环氧树脂特别适用于制备表面安装技术（SMT）用环氧模塑料。缺点是阻燃性不好。三官能团型环氧树脂由于耐热性好，固化后有较高的玻璃化温度和低翘曲性能，适合制备对玻璃化温度和耐翘曲性能有较高要求的PBGA用环氧模塑料。
2.2固化剂
固化剂的主要作用是与环氧树脂反应形成一种稳定的三维网状结构，固化剂和环氧树脂一同影响着模塑料的流动性能、热性能、力学性能和电性能。电子级环氧模塑料的固化剂多采用线性酚醛树脂。它与其他类型固化剂如酸酐、多胺等相比，产物具有优异的耐热性和介电性能，吸水率低及成型收缩率小等特点。它的分子结构式为
主要的物理化学性能见表5-12。
近年来开发出高耐热低吸水率的酚醛树脂见表5-13。
2.3填料
环氧模塑料中采用的填料主要是二氧化硅粉（俗称硅微粉）。它具有介电性能优异、热膨胀系数低、热导率高及价格低等特点，用它作填充料主要目的是使环氧模塑料热膨胀系数、吸水率、成型收缩率及成本降低；耐热性、机械强度、介电性能及热导率提高。硅微粉在环氧模型料中含量高达60%～90%，它们性能优劣对环氧模塑料品质有着十分重要的影响。
（1）硅微粉有两类，一类是结晶型硅微粉，它的颗粒外形为角形，因此又称为角形结晶型硅微粉，另一类是熔融型硅微粉，它的颗粒外形有角形的，也有球形的，所以称为角形熔融型硅微粉和球形熔融型硅微粉。含铀量低的石英石可加工成低铀含量的结晶型硅微粉和熔融型硅微粉。采用化学合成方法制备的球形熔融型硅微粉铀含量很低，但价格很高。石英石是结晶型的二氧化硅石经1900～2500℃高温烧制后转化成熔融型或者称无定型二氧化硅石块。它们的结构如图5-6所示。
（2）二氧化硅的物理性能见表5-14。结晶型硅微粉特点是热导率高，价格低；熔融型硅微粉特点是热膨胀系数低，价格较高，合成球形硅微粉铀含量低但价格昂贵。根据环氧模塑料性能及用途不同可采用不同类型的硅微粉。采用铀含量低的填充料制备的环氧模塑料可用于塑封超大规模集成电路，目的是避免出现所谓“软误差”现象。
（3）硅微粉颗粒形状、大小及其分布。它的颗粒是球状的称为球形硅微粉，颗粒为角状的称为角形硅微粉，用扫描电镜可以清晰辨认出。硅微粉的颗粒粒径一般在0.1～150μm范围内，中位粒径d50=5～50，粒度分布可用激光粒度分布仪测定。
（4）硅微粉制备工艺简介。硅微粉是由普通硅石经粉碎、纯化处理，过筛分类等工序获得角形结晶硅微粉，把它高温熔融后喷射成球，过筛分类则得球形硅微粉。普通硅石经熔融、粉碎、纯化处理、过筛分类得到角形熔融硅微粉。低α-射线硅石经相似工序可获得低α-射线的角形或球形硅微粉。另一个途径是合成法制备低α-射线的硅微粉，方法是通过控制正硅酸乙酯、四氯化硅的水解制。得球形硅微粉。
我国石英石矿产丰富，生产角形硅微粉已经有二十多年历史。有浙江华能硅级粉有限公司、江苏东海硅微粉厂等单位生产。硅微粉产品分类及产品型号规格主要用途见表5-15，粒度分布见表5-16，产品理化技术指标见表5-17。
2.4促进剂
环氧塑封料是单组分材料，固化促进剂决定了模塑料的固化行为，影响着模塑料固化速度的快慢，对环氧模塑料的力学性能、热性能、吸湿性能、成型工艺性能等都有显著影响。固化促进剂主要有胺类、咪唑类、膦类。促进剂用量越多固化速度越快，但加入促进剂过多会使塑封料储存期变短。固化促进剂的选择是各环氧模塑料生产研制单位的又一项核心技术。
2.5阻燃剂
阻燃剂的添加是为了赋予模塑料的阻燃性能，使模塑料达到UL—94—V0级标准，使由模塑料塑封的集成电路和分立器件可以用在家用电器产品中。阻燃剂通常使用锑的化合物和溴化物。由于人们环保意识的加强，上述阻燃体系将会逐渐被绿色阻燃体系所代替。
2.6脱模剂
脱模剂的作用是使固化后的产品比较容易地从模具中取出，其用量选择要适当，量多虽然容易脱模，但是密封性和可打印性下降。脱模剂通常使用天然或人造脂肪酸酯或高级脂肪酸酯，用来控制模塑料的脱模性、可打印性、耐潮性。
2.7着色剂
着色剂起着色作用，主要有黑色，也有绿色、红色等。以遮盖所封装器件的设计及防止光透过。根据用户要求可以把塑封料配制成不同的颜色。着色剂通常使用炭黑。塑封产品打印标记有两种方法，一种是油墨打印，一种是激光打印。在采用激光打印时，着色剂采用特殊颜料。
（11）阻燃性按GB/T2405—1999的规定进行。
（12）pH值（萃取水溶液）
1）装置：萃取容器（内衬聚四氟乙烯的钢瓶，容积150ml）；热板；天平（感量0.1h）；100ml量筒（读取精度1ml）；去离子水（电导为2.0μs/cm以下）；烘箱（T±2℃）。
2）方法：样品在热板上固化并研磨粉碎；粉碎样品于室温下冷却后，用60目筛子过筛。取10g过筛样品转移到萃取容器中，加入100ml去离子水，放入烘箱中，萃取条件121℃·20h；萃取好的样品从烘箱中取出，常温冷却；将萃取液过滤，得清液；冷却后可测定萃取清液的pH值。
（13）钠离子含量的测定（萃取水溶液）
1）所用仪器及药品：氯化钠标准溶液（0.2×10-6，0.4×10-6，0.6×10-6，0.8×10-6，1.0×10-6）；火焰原子吸收光谱测定仪；萃取装置、萃取力法参照pH值测定。
2）测试方法：用标准溶液在原子吸收光谱测定仪作出标准曲线，用对比法测出样品的钠离子含量。
（14）氯离子含量的测定（萃取水溶液）
1）器材与试剂：自动电位滴定仪、硝酸银溶液（N=0.002mol/L）；萃取装置、萃取方法参照pH值测定。
2）测试方法：取萃取清液用硝酸银溶液（N=0.002mol/L）滴定，计算出氯离子含量。
注：在滴定样品前，需做空白。
（15）铀含量分析（激光荧光法）按EJ/T823的规定进行。
为了适应半导体工业的飞速发展，环氧模塑料也不断地进行改进与提高。为了满足提高劳动生产率的要求，出现了快速固化型环氧模塑料及不后固化模塑料，最快成型时间达到20s；后固化时间从2h缩减到不后固化；为了满足大功率器件对散热的要求，产生了高热导型模塑料；为了满足大规模集成电路的封装要求，产生了低应力及低α射线型模塑料；为了满足表面安装技术（SMT）的要求，又出现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料；为了满足球栅阵列封装（PBGA）的要求，出现了高玻璃化转变温度（Tg）、低翘曲率、高粘接强度模塑料。显然，模塑料今后也必将随着集成电路及半导体工业的发展而不断发展。各种电子级环氧模塑料固化物的性能和应用如下：
5.1普通型
美国莫顿（Morton）公司首先推出邻甲酚醛环氧模塑料Polyset410B，属于普通型环氧模塑料。由于各模塑料生产厂家及研究机构不断研究提高，模塑料的性能已经有很大改进，尤其是可靠性及工艺成型性方面有很大提高。普通型环氧模塑料所用填料主要有两类：结晶型二氧化硅粉和熔融型二氧化硅粉。环氧模塑料的填料全部采用结晶二氧化硅微粉时。其性能特点是热导较高，线膨胀系数较大，成本较低。主要用来封装分立器件如三极管、二极管和中小规模集成电路。其典型产品如：中科院化学所的KH407—3、日本住友的EME—1200系列、日.东的MP—3500等。其主要典型性能见表5-21。
环氧模塑料的填料采用熔融二氧化硅微粉时，其性能特点是线膨胀系数小。热导率较低，成本相对较高。主要用于大规模集成电路及大尺寸分立器件。其典型产品如：中科院化学所的KH407—1、日本住友的EME—1100、日东的HC—10—Ⅱ型。典型性能见表5-23。
5.2快速固化型
近年来，为了降低成本，提高劳动生产率，特别是出现了多柱头自动模具（AUTO—MOLD）封装之后，要求一个封装周期为30～50s，有的甚至要求缩短至20s左右。为了适应这种要求，研制生产出了快速固化型环氧模塑料。其性能特点为快速固化，凝胶化时间为13～18s。可以减少操作时间，还能保证产品的可靠性要求。
5.3无后固化型:
为了提高劳动生产率，提高竞争力，要求不进行后固化，仍保证材料的耐湿性和耐热冲击性。为了适应这种要求，通过采用特殊的固化促进剂，研制生产出无后固化型环氧模塑料。其性能特点见图5-10。
5.4高热导型
为了满足大功率分立器件、高热量器件、特别是全包封分立器件对热导的较高的要求，研制出了高热导型环氧模塑料。主要采用结晶型二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅等高热导填料，应用高填充技术而制备的。其典型产品如：中科院化学所的KH407—5系列、日本住友的EME—5900HA、日东的MP—4000系列等。典型性能见表5-23。
5.5低应力型
构成半导体器件的材料很多，如硅晶片、表面钝化膜、引线框架等，它们的热膨胀系数较小，与环氧塑封料的热膨胀系数相差很大。加热固化时，因热膨胀系数的不匹配使器件内部产生应力。模塑料产生的应力主要有两种：模塑料固化时产生的收缩应力及温度变化时产生的热应力。据研究，后者是占支配地位的。随着集成度的增加，集成电路逐渐向芯片大型化、铝布线微细化、封装薄型化方向发展，热应力问题逐渐变得愈来愈尖锐。热应力的存在会导致：塑封料开裂；表面钝化膜开裂，铝布线滑动，电性能变坏；界面处形成缝隙，耐湿性恶化。热收缩产生的内应力可以用Dannenberg公式表示：
式中，K为常数；E为塑封料的弹性模量；Tg为塑封料的玻璃化转变温度；α1为塑封料的热膨胀系数；α2为插人物的热膨胀系数。因为半导体芯片及引线框架等的线膨胀系数远小于塑封料的线膨胀系数，由上式可知，要降低内应力，必须降低封装材料的弹性模量E、线膨胀系数α和玻璃化转变温度Tg。减小弹性模量及塑封料与插入物的热膨胀系数之差，或降低Tg都可以降低热应力，但降低Tg是不可取的，因为Tg降低会使塑封料在高温下机械性能和电性能下降。为了在不降低Tg的情况下降低弹性模量E和线膨胀系数α，常用的方法是增加填充料的含量和加入低应力改性剂。
增加填料的含量可有效地降低封装材料的α值，使用球形熔融硅粉，其填充量可大量增加，填料含量可达到75%～80%。同时，球形粉末还可缓和填料尖端处所造成的应力集中；减少封装材料在模具内的磨损等。试验表明，若以角形硅粉为1，则球形的集中应力比为0.6以下。模具磨损比为0.1以下。
添加低应力改性剂可同时降低E，α又不影响Tg。开始使用的是与树脂不相容的硅橡胶、硅油等，属于机械分散式的海岛结构。该法改性剂易渗出，使封装器件出现斑痕并污染模具。最近则采用改性剂与树脂直接反应，形成微细均匀的分散。所用改性剂多为有机硅。两种方法相比，后面的方法在E相同的情况下，模塑料的弯曲强度较高，从而提高了耐热冲击性能。
综合国外的专利文献，制备有机硅改性剂的基本路线主要有三种：
（1）预制法即预先用乳液聚合法或其它方法制成硅橡胶粉末，然后将硅橡胶粉末均匀地分散在基体树脂中。此法的缺点在于目前还难于合成粒度≤1μm的硅橡胶粉末和难以达到塑封料的高纯度要求。
（2）共混法此法是采用高分子分散剂和特定的加工工艺，将硅橡胶细粉分敞在基体树脂中，可形成具有海岛结构的稳定二相体系。若高分子分散剂、加工方法和工艺条件选择适当，硅橡胶微区尺寸可≤1μm甚至更小。
（3）嵌段或接枝共聚法通过带活性基团的聚硅氧烷与基体树脂进行化学反应生成嵌段或接枝共聚物，这些共聚物与基体树脂形成微相分离的高分子合金。如此形成的有机硅微区的尺寸较小（≤0.5μm），其改性效果可能会更好。本法的难点在于硅氧烷上官能团的引进和共聚反应的控制，难度与工作量都较大。
低应力产品已经成为封装大规模集成电路的主要产品，其典型产品为日本住友的EME—6300系列、中科院化学所的KH850、KH930系列产品。其典型性能见表5-24。
5.6低α射线型
1978年Intel公司T.C.May等人发现封装材料中的放射性元素放出的α射线，会使集成电路中存储的信息破坏，集成电路不能正常工作，产生软误差。塑封16M以上存储器时，由于放射a射线使器件产生软误差的问题会变得十分尖锐。放射性元素主要来自填充料SiO2。解决的方法一是寻找低铀矿石，另一种方法是合成硅粉。目前国外已有化学合成法制备的球形硅粉，产品铀含量在0.2×10-9以下，但价格较高。国外大规模生产的4MDRAM芯片封装材料的填料是用低铀矿石制备的熔融球形SiO2，也有采用聚酰亚胺表面钝化膜防止α射线影响芯片。
5.7低膨胀型
由于集成电路向超大规模和特大规模集成电路的方向发展，集成度迅速增加，铝布线宽度越来越窄，芯片面积越来越大，外形向小型化、薄形化方向发展。安装方式由双列直插向表面安装（SMT）方向发展，封装形式从DIP向SOP（SOJ）、SSOP、QFP、TQFP方向发展，由于封装形式不同，对材料的性能要求也不尽相同。对环氧塑封料提出了更高的要求。若用传统的塑封料封装超大、特大规模集成电路，会明显影响塑封集成电路的可靠性。所以，为了满足超大、特大规模集成电路的封装要求，必须对环氧塑封料的配方进行重新设计，降低塑封料的线膨胀系数、降低熔融黏度、提高耐热性、提高耐潮性。目前，低膨胀型模塑料广泛采用新型树脂体系，环氧树脂大部分采用联苯型环氧树脂（Biphenyl）及聚双环戊二烯型环氧树脂（DCPD），其共同特点是熔融黏度很低，可以填充大量填料，而黏度不会有大幅提高。填充料采用熔融球形二氧化硅微粉，采用高填充技术，填充量可以达到85%以上，甚至达到90%以上，线膨胀系数可以降到（8～9）×10-6℃左右。由于广泛采用了新型的二氧化硅微粉界面处理技术，模塑料的耐潮性及耐热性都有很大提高。其典型产品如：中科院化学所的KH—950系列、日本住友的EME—7351系列产品，其典型性能见表5-24。
5.8低翘曲型
伴随着半导体产品的高度集成化、高密度贴装的要求，各类集成电路的精密化程度越来越高，并且引脚数也在不断增加。在以往的四边扁平封装（QFP）装配时，由于引脚数增多，引脚间距变得越来越小，使得焊接变得非常困难，表面贴装时经常会发生故障，如散热问题、焊接连桥等，这些都是现行四边引脚封装所不易克服的缺陷。为了解决装配中的这些问题，美国Motorola公司在20世纪70年代开发出了新型的球栅阵列封装（BallGridArray），简称BGA。这种封装概念源于美国Motorola公司OMPAC（Over-MoldedPadArrayCarrier），如图5-11所示。
与PGA不同的是，BGA是用焊料球代替引脚，因而适合于表面安装。由于在封装外壳上焊料球呈阵列分布，与PLCC、QFP等封装的周边排列方式相比，BGA具有更高的输入和输出（I/O）密度。其突出优势是引脚更短，从印制电路板（PCB）到封装以及从外部I/O到器件焊点有最短的互连长度；其焊料球与PCB板的接点面积更大，引线间电容、引线电感特性良好，使电气性能得到提高。
BGA无论是从组装的难易度以及组装面积的缩小还是到组装速度的高速化，都显示出较强的优势。
根据JEDEC标准，BGA引脚节距有三种规格：1.5mm、1.27mm和1.00mm，引脚数可超过1000。从图5-12可以看出，当引脚数超过150pin时，BGA与QFP相比显示出了明显的优势。
表5-25、表5-26列出了BGA与QFP的比较和它自身的优缺点。
塑料封装球栅阵列（PBGA）是一种出现时间很短，但发展非常迅速，有很大应用前景的集成电路封装形式。这种新型的封装形式，对所用的环氧模塑料提出了新的、更高的性能要求。由于这种封装的不对称性，容易产生翘曲。所以要求塑封料具有低翘曲度，高粘接性能。多采用多官能团环氧树脂作为基体树脂，酚醛树脂为固化剂，叔胺为促进剂，熔融球形二氧化硅为填料，还有改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等组份组成。其性能特点是低膨胀、高Tg、高粘接强度、低翘曲率，国外很多厂家都已经研制出来，并且已经规模生产。其典型产品如：日本住友的EME—7720、中科院化学所KH960系列等，典型性能见表5-24。
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