ANSYS自动覆膜封装设备设计(3)

菜单

（3）三防漆封装

三防漆是一种特殊配方的涂料，耐高低温性能优良。将三防漆涂覆于线路板表面，漆干后形成一层防潮、防盐雾、防霉的透明膜，保护线路板及相关设备免受损害，屏蔽和消除电磁干扰 [7]。

1.2.2 国外发展状况

目前，各种面阵列封装封装发展前景非常可观。国外广泛应用的芯片封装技术有焊球阵列封装（Ball Grid Array）、芯片尺寸封装（Chip Size Package）、板上芯片封装（Chip on Board）技术、倒装（Flip Chip）技术、多芯片组件（Multi chip Module）等。

21世纪初出现的最新封装形式有：晶圆级封装（Wafer Level Packaging）、系统封装（System In a Package）、晶圆减薄、封装上封装（Package On Package）等。

2010年之后，进入嵌入式硅器件、面对面互连、超薄封装和穿透硅通孔（TSV）的全新封装时期[8]。

1.3 本课题的主要研究内容

（1）完成覆膜封装设备总体方案设计，主要包括加热系统、抽真空和进气系统以及控制系统的设计，绘制覆膜机结构图。

（2）对辐射加热过程和红外光谱匹配进行研究。通过有限元分析软件ANSYS建立加热距离、加热时间、温度等参数对加热效果影响的模型，用于分析陶瓷加热瓦与热熔胶膜之间的热关系，并通过实验验证和改进模型参数，对模型以及控制结构进行优化。

（3）确定合理的工作流程，并利用设计的覆膜机对PCBA板进行封装。

2 覆膜机总体方案设计

覆膜机的总体设计思路如下：封装过程分为两部分，加热过程和增减压过程。第一次加热的目的是将胶膜部分软化，可以使胶膜适应PCBA板的复杂表面。第二次加热则是充分加热，不仅是加热均匀，而且避免封装出现气泡。因此结构中必须包含两个气缸，分别用于控制上箱的移动和工作台的移动。这其中下箱固定，上箱与下箱形成封闭结构，工作台的移动满足了二次加热的需要，示意图如图2.1所示。上下箱的尺寸材料相同，在相对应位置连接压缩机，用于上下箱的抽真空，也可使在抽真空时，保持上下箱的压力相同。

图2.1 载具装入模具示意图

2.1 覆膜机系统组成

覆膜封装设备系统主要由加热系统、抽真空和进气系统、控制系统组成。其中：加热系统由陶瓷加热瓦和热熔胶膜组成；抽真空和进气系统由真空泵和压缩机组成；控制系统主要包括温度控制模块和行程控制系统。系统组成框图如图2.2所示。

加热系统的功能是通过陶瓷加热瓦对热熔胶膜进行红外辐射加热，达到胶膜迅速升温软化的目的。抽真空系统的功能是为了营造真空氛围，提高红外辐射加热效率。进气系统的功能是为了在二次加热阶段，让上下箱体产生一定的压力差，使得软化的胶膜适应复杂的工件表面。温度控制模块的作用是通过改变加热功率和加热时间，来控制加热的温度。通过DELTA DVP14ES和DELTA DVP32ES可编程控制器控制实现合模、开模、加热、抽真空、进气等操作。

图2.2 覆膜机系统组成框图

2.2 覆膜机结构组成

覆膜设备模型剖视图如图2.3所示，设备主要由上下缸、导轨、上下箱、气管、压缩机、工作台、陶瓷加热瓦、夹片、真空度传感器、温度传感器、遮挡板等组成。

设备外部框架采用不锈钢材质，上下箱采用铝制造。由于实际封装的工件尺寸都比较小，因此最初设计的设备整体尺寸较小。通过夹具将陶瓷加热瓦固定在箱体顶部内侧中间位置，其高度可调节，加热瓦尺寸为100mm×100mm×10mm，辐射加热功100W。热熔胶膜尺寸为200mm×160mm×0.5mm，质量为12.5g，通过夹片固定在遮挡板上。