塑料封装因其体积小、价格低等优点逐渐成为元器件封装形式的首选,也广泛应用于航空航天等领域。但是塑封器件在环境可靠性测试以及工艺制造方面面临着越来越多的挑战,国内鲜少有学者综合考虑塑封器件在湿热环境中的可靠性以及注塑成型工艺产生的缺陷。因此,本文主要研究了TO-252塑封器件在湿热环境中(85 ~oC/60%RH/168h)的可靠性,并对TO-252器件的注塑成型过程进行模拟和预测。1.以典型塑封器件TO-252为研究对象,首先利用热动态分析仪(DMA)测试了五种环氧模塑料的储能模量、玻璃化温度(Tg),用调制式差示扫描量热分析仪(MDSC)测量模塑料的比热容,然后设计吸湿实验测试模塑料的饱和潮湿度。最后对TO-252在潮湿敏感度等级2(MSL2)下的可靠性进行评估。研究发现:(1)模塑料EK5600GHR、EK5600GH、EK5600H、GR700和GR710的玻璃化温度分别为124°C、134°C、168°C、119°C和131°C。(2)随着温度的持续升高,模塑料的储能模量呈阶梯状变化,热容随着温度的增长呈线性增长。(3)五种模塑料中EK5600GH的饱和潮湿度最低,EK5600H的饱和潮湿度最大。(4)TO-252塑封器件在MSL2评估试验中,器件在模塑料与引线框架的临界面出现不同程度的分层失效。2.探究了TO-252封装器件在湿气扩散(85~oC/60%RH/168h)过程以及湿气解吸附(125~oC/24h)过程中的吸湿特性和湿气解吸附特性。研究了塑封器件的芯片尺寸、焊料层厚度、引线框架结构以及环氧模塑料对湿气扩散产生的危险接触面湿热叠加总变形的影响。结果表明:(1)在湿气扩散的过程之中,湿气的扩散速率随着时间的增长而逐渐降低,最终达到塑封器件内部的湿气吸附饱和状态。(2)芯片尺寸越大,危险接触面的湿热叠加总变形越小,焊料层厚度对湿热叠加总变形的影响并不显著。引线框架的结构设计可以极大的降低了塑封器件分层失效风险。(3)GR700材料的储能模量相对较大,吸湿性较小,在85 ~oC/60%RH吸湿168h后产生的危险接触面总变形最小,仅为5.9697μm。3.针对TO-252器件的注塑成型工艺,利用Moldflow软件分析了器件在注塑成型中的浇口位置,研究了塑封器件的填充过程,并对翘曲变形以及金线偏移等进行预测。设计正交试验研究工艺参数对TO-252封装器件在注塑成型工艺之中产生的翘曲变形量和金线偏移量的影响,并利用综合加权评分法探究综合考虑综合翘曲变形量和金线偏移量指标的最佳工艺组合。结果表明:(1)在注塑工艺结束后残存的总翘曲变形量为0.0357mm,聚合物熔体对键合丝冲击导致其产生了0.8168mm的键合丝偏移量。(2)要使翘曲变形量、金线偏移量最小,最优工艺参数组合分别是【A3,B1,C2,D2,E1】、【A1,B3,C4,D2,E4】。当综合考虑综合翘曲变形量和金线偏移量指标,最优化工艺参数组合为【A1,B4,C2,D1,E2】。