冷芯盒制芯：提高芯片生产效率的新技术

冷芯盒制芯，就是在常温下型芯在芯盒内硬化成型的一种制芯方法。其优点是：芯盒无需加热，节约能源；型芯尺寸精确、稳定；固化速度快，生产率高；塑料、木材等都可制造芯盒，节约工装制造费用；芯砂可使用时间长，型芯可存放时间长等。

冷芯盒制芯有气体硬化冷芯盒制芯和自硬冷芯盒制芯两种。

1.气体硬化冷芯盒制芯

（1）气雾冷芯盒法　该法由美国Ashland公司提出，故又名阿什兰德法。工艺原理及过程（图2-14）如下。

1）制备芯砂：先将液体酚醛树脂和聚异氰酸酯混合，两者质量比为2∶3。加入硅砂中混匀。粘结剂加入量为砂子质量的1%～2%。

图2-14 气雾冷芯盒法制芯原理图

1—抽风筒 2—射砂头 3—吹气板 4—密封圈 5—排气塞 6—升降工作台 7—型芯 8—电磁阀 9—减压阀 10—压力表 11—混合室 12—气缸 13—空气泵 14—三乙胺

2）射砂：这种芯砂可用任何方法制芯，大量生产时用射砂法。

3）硬化：用雾化器以1.75MPa压力的气体往芯盒中吹入催化剂三乙胺或二乙胺，使型芯全部与气流接触而硬化。吹气时间视型芯大小及形状选择。由于催化剂雾化吹入，故称气雾冷芯盒法。

4）空气清洗与开盒取芯：使2.45MPa的洁净空气通过型芯，洗掉残留在型芯中的毒性气体。毒性气体须经过密封装置和洗涤器，去除有毒物质后才能排到大气中。清洗后即可开盒取芯。(www.xing528.com)

（2）SO₂气体硬化冷芯盒法所用的芯砂由原砂、合成树脂和过氧化物组成。合成树脂可用呋喃树脂，也可用酚醛树脂。过氧化物（活化剂）常用双氧水、丁酮和过氧化羟基异丙苯等。过氧化物的加入量为树脂量（质量）的1/3～1/2；低于1/3，芯砂难以硬化。当芯制成后，使SO₂气体通过型芯，吹SO₂时间约0.5～5s，此时砂中的活化剂即释放出新生态氧，使SO₂变成SO₃，并溶于树脂砂中的水中生成硫酸，催化树脂发生聚缩反应并放热，而使树脂砂瞬时硬化。

由于SO₂气有腐蚀性，吹气应在密封条件下进行。吹SO₂使型芯硬化后，再向芯盒中吹洁净的压缩空气。从芯盒出来的被污染的空气应通过洗涤塔中的苛性钠溶液进行中和。吹气和净化装置如图2-15所示。

图2-15　SO₂气体硬化冷芯盒法示意图

1—SO₂罐　2—型芯　3—芯盒　4—夹紧气缸 5—吹气板　6—压缩空气罐 7—风机　8—排气塔　9—洗气溶液（NaOH）

（3）CO₂冷芯盒法是传统的制芯工艺，芯砂以水玻璃为粘结剂，芯砂可用普通射芯机射砂紧实，也可用手工紧实，然后通入CO₂气体，使型芯硬化成型。

2.自硬冷芯盒法制芯

自硬冷芯盒法是在室温下，无需加热和吹入硬化气体，型芯在芯盒内迅速自行硬化的一种制芯方法。它和普通的各种自硬砂法不同，其硬化速度要快得多。该法最早是由英国铸铁学会提出的，称为“Fascold”法。

工艺原理如下：预先将液态树脂（如我国的7501树脂）和液体催化剂（如硫酸乙酯）分别与硅砂混合，得到两种砂。用时将两种砂快速混合射入芯盒中达到迅速硬化。这种砂经过三次混合，故称双砂三混法。此外，还有单砂双混法和单砂单混法。

自硬冷芯盒法要求最后一次混砂时间极短，而且砂量要严格定量，一次用完。否则会因残余砂硬化而将射砂筒和射头堵塞。