摘要：注塑是将集成电路(IC)嵌入到医疗传感器
或许消耗品中的常见办法。这篇运用笔记评论了在挑选塑料原料时应特别注意的事项。一起也评论了在注塑进程中应严格控制温度以防止衔接IC和基座的焊膏产生消融或液化。本文列举了多种注塑资料，解说了为什么并不是一切资料都能满意医疗设备灭菌进程的要求。仅有少量几种灭菌办法能一起统筹注塑资料和IC的特性。文中还列举了在消耗品中完结IC注塑的比如。
导言
在医疗传感器、消耗品及线缆中嵌入集成电路(IC)已层出不穷。这项技能的概念及优势已得到广泛认知1。可是，仅有少量几家公司把握了相关的制作技能而且可以依据运用挑选恰当的注塑资料。本文介绍了注塑进程以及要害的温度参数，讨论了如何为详细运用挑选适宜的注塑资料。
什么是注塑?
注塑是强制消融了的注塑资料经过一个喷口注入到塑模腔的进程。塑模腔起先可所以空腔，也可以包括由注塑资料围住的物体。图1所示为简化的注塑机示意图2。注塑资料以颗粒状进入注塑机，然后经过螺旋状活塞将颗粒传送至一个衔接到喷口的加热管道，沿管道方向一般有三个加热区域，称为后区、中区和前区。前区附近喷口，是温度最高的部分。在注入喷口途中，注塑颗粒逐步消融而且密度均匀，在高压下它们被注入到塑模腔，随后注塑资料被敏捷冷却硬化。之后翻开塑模腔，即可取出注塑好的物体，进行下一次注塑操作。注塑资料的数据资料将会给出注塑进程条件下的区域以及塑模温度要求。
图1. 注塑机典型结构
要害温度
除了压力和填充速度外，温度也是注塑进程的要害参数，温度对注塑物体来说也很重要。IC自身可以在短时间内承受最高300°C的高温而不会损坏。假如被塑封的IC经过引线衔接到基座(电路板)或该IC选用带有曲折引脚的塑料封装，或其封装是带有裸焊盘的SFN封装时3，答应呈现300°C的高温。但假如IC芯片焊接到电路板上，那么注塑温度将与IC封装是否含铅(Pb)有关。无铅IC (塑料封装或管芯焊球，也称倒装芯片、UCSP?或WLP)需求无铅焊剂，熔点温度约为217°C。传统的塑料封装IC或是契合RoHS规范的管芯焊球需求规范焊剂(Sn/Pb 63/37)，其熔点温度约为183°C。熔点温度不行与回流箱温度设置混杂，对无铅产品来说回流箱温度设置在235°C，而规范产品设置在215°C。
正确挑选注塑资料
大约有30,000种不同类型的注塑资料可供挑选4，找到一种适宜的注塑资料好像并不简单。但是，一旦了解了不同资料的特性，这项使命就变得轻松了5。
市道上有热凝性塑料，它们只能一次性加热并经过注塑机。环氧树脂，一种常见的IC封装塑料便是这种热凝性塑料。一旦进入处理流程，不管外界温度多少，热凝性塑料都将坚持固体状况。市道上也有一些热融性塑料，加热后即可消融。热融性塑料具有无定形或半晶体结构，这些结构将影响它们的稳定性、化学性质/抗腐性6, 7，这些结构也决议了它们是否适宜某种灭菌办法。表1列举了注塑可用的塑料原料。
表1. 常用的注塑塑料原料
阐明：
AUT：十分适宜高压灭菌场合的资料。
ETO：十分适宜乙烷灭菌场合的资料。
CD：十分适宜二氧化氯消毒灭菌场合的资料。
VHP：十分适宜汽化过氧化氢灭菌场合的资料。
RAD：十分适宜伽马射线或电子束灭菌场合的资料。
(rad)：这种原料的特性会改动，比如在伽马射线或电子束环境下，这种资料会褪色。
上表中的温度数据取自RTP公司网站11。跟着压力和注塑温度的不同，每种资料又有不同的变体。其它的供货商也可提供相同类型的塑料资料，但处理要求略有不同。比如加强纤维、干粉颜料、阻燃复合物、导电增强剂之类的添加剂也会影响到注塑处理流程。作为一个基本原则，用户应依据注塑流程规则的喷口温度或前区温度要求来挑选适宜的塑料原料。假如注塑温度是183°C，那么可挑选的塑料原料将很有限。假如是217°C，表1中大都资料都可以运用。比如尼龙(PA)或聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)这类资料，只能用于IC没有焊接到基板的状况下。注塑资料在注塑腔内敏捷冷却，总归，用户应当保证当塑料原料进入注塑流程后，其环境温度不会超出要害温度要求。
灭菌要求
医疗产品一般需求灭菌，在产品有用运用期限内，这样的进程一般会有一次或屡次。常见的灭菌办法有：高压灭菌、乙烷(ETO)灭菌、二氧化氯(CD)消毒灭菌、过氧化氢(VHP)灭菌、过氧化氢等离子灭菌、以及伽马射线或电子束灭菌。表1中的灭菌进程的兼容性信息摘自不同出版物。过氧化氢等离子灭菌的相关陈述在编写本文时并未找到。任何状况下，在测验办法及细节未彻底确认之前，都应慎重处理。关于包括IC的产品，比较适宜的灭菌办法是ETO和CD。虽然高压灭菌、过氧化氢灭菌进程中高温或真空状况会影响内部电池或浮栅存储器单元，但总的来说这两种办法也可以承受。由于过氧化氢气体等离子体灭菌、放射线(伽马射线或电子束)灭菌进程会损坏IC，不引荐运用这两种办法。
超出要害温度约束时
假如当塑料进入注塑进程时所在的环境温度过高，那么焊接IC的焊剂将会消融或液化。高温塑料进入注塑腔后，它们就会推进IC使其脱离基板的焊盘。焊剂会进入注塑资料或形成IC短路，最终使产品作废或不行靠。因而，设置适宜的温度十分要害。
任何时候都有可能产生注塑温度超出焊接熔点温度的状况。这种状况下，用户可以考虑运用两步注塑法：首要运用低于门限的温度处理;然后运用高于门限的温度处理塑料。这样，经过合理挑选尺度和机遇进行温度回流，第一步所用资料的热惯性会维护IC不被第二步中的过高温度所损坏。
实例
运用笔记47021描绘了一个内含选用TO92封装的1-Wire?器材的DB9衔接器。运用中，TO92封装的IO和GND引脚衔接到DB9衔接器中的2个引脚，NC (无衔接)引脚被切除。这样的结构使得塑料原料的可选规模最大化，由于没有任何焊接部分。图2给出了注塑之前的DB9衔接器，在图中可以清楚的看到TO92封装。
图2. 注塑前的DB9衔接器及内置的TO92封装1-Wire器材
定论
注塑是将IC芯片嵌入医疗传感器及消耗品中的常用办法。在挑选塑料原料时要特别慎重，由于塑料原料的熔点温度不能消融衔接IC和基板的焊剂;一起所选塑料原料或许并不适宜医疗运用场合，因而仅有少量几种灭菌进程可以满意塑料原料和IC的要求。
