电子塑封模技术概要

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摘要

电子塑料封装模具是制造电子元器件后道工序的关键设备，本文介绍了电子封装专用模具基本结构、工作原理，指出电子塑料封装模具设计时注意事项，成型镶件、两端管脚防变形、减小闭模压力等核心零部件设计要点、计算公式；同时系统的介绍了电子塑料封装模具各部件功能、作用、设计原则，为行业内人士了解电子塑料封装模具技术要素提供了依据、有益参考，对电子塑料封装模具设计人员具有一定的指导意义。

1 引言

塑封工艺是电子电路生产中极其重要的工艺手段之一，它具有质量稳定、生产批量大、成本低、效益高等优点。广泛应用于集成电路、半导体分立器件、电阻、电容、线圈等元件的封装。随着我国科技的发展，塑封工艺在不断更新，塑封模具的结构也在不断创新，封装形式由传统的单芯片封装向多芯片封装形式转变。无论是采用先进的自动封装系统封装还是传统的单注射头、多注射头塑封模封装，其核心部件设计基本一致。本文根据多年工作中所得的一些心得体会拟稿成文，愿与行业内人士共勉，愿对大家了解电子塑料封装模具的技术要点，使用与维护有所帮助。

2 模具成型部分的设计

模具成型部分包括上、下镶件组件。成型镶件组件工作型面的高度相互差不能超过0.002mm。成型镶件工作面要比侧镶件及浇道镶件高出0.005mm，以便使型面紧紧压死引线脚，避免表面溢料。

（1）成型镶件的设计（见图1）。

设计成型镶件时应注意上镶件型腔的脱模斜度应大于下镶件型腔的脱模斜度，以保证塑封件可靠地停留在下模上。

热胀量的匹配：因为模具工作条件在175℃±5℃，各种材料的热膨胀量又不同，为了保证塑封成品与引线框架中心对称性好，必须进行热胀量匹配计算。

L=L0 +△L

△L=（a 1 -a 2 ）×L 0 ×△T

式中 L ——匹配后模具名义尺寸

L 0 — —引线框架名义尺寸

L — —当长度为L 0 ，加热至175℃时，引线框架

与模具热胀量差，即匹配量

a 1 — —引线框架的热膨胀系数

a 2 — —模具材料的热膨胀系数

当△L＜0时，说明引线框架比模具热胀量小，则模具名义尺寸L=L 0 -│△L│。

当△L＞0时，说明引线框架比模具热胀量大，则模具名义尺寸L=L 0 +△L。

经匹配后的成型镶件型腔步距制造精度为±0.005mm。

（2）引线框架侧面浇道处防漏料设计（见图2）。由压脚将引线框架浇口边压塌，使设计间隙0.05mm堵死，不漏料。

（3）引线框架两端管脚防变形设计（见图3）。引线框架两端管脚如因制造误差，变形等因素而未能压死，在塑料注射过程中，因注射压力使两端管脚向外凸肚变形造成废品。可将小压块高出成型镶件0.02mm，在合模时将两端管脚压扁，以保证压死。这种方法不受引线框架与模具胀量匹配误差的影响，可靠性好。

（4）减小闭模压力的措施。塑封模的理论闭模压力并不太大，但由于各种因素的影响，要获得完全无溢料的塑件是比较困难的。加大闭模压力会影响模具寿命。有效的措施是将成型镶件的成形槽两侧仅留1.5mm。如图4所示，这样既增加了管脚上单位压力，又可不增加闭模压力，一举两得。

3 加料系统的设计

注射头的作用是将料筒内塑料压入浇注系统，并挤入型腔。连接杆是连接注射头与机床注射杆的。设计时要保证注射头与料筒的双面间隙为 0.035～0.045mm。使注射头与料筒间有一薄层塑料脂。以阻挡塑料流入间隙。要保证连接杆及注射头端面轴线的垂直度＜0.01mm，以免产生塑料瘤，将金属表面拉伤，甚至发生注射头与料筒咬死的现象。

4 浇道系统的设计

浇道截面形状常采用梯形形状，因为等截面积时梯形的周边最长，对塑料的传热及加热作用大，且加工容易。应适量增大两端主浇道截面尺寸，使各型腔能同时充满。

进料口与型腔直接相连，为了不影响塑封体外观质量，在相同截面积的情况下进料口厚度尺寸宜取小值（0.3mm以下），进料口宽取大值。

5 组件定位系统的设计

引线框架在模具中的精确定位，将直接影响着塑件的质量。引线框架以中心一孔定位，以侧边作定向为佳。

6 顶料杆系统的设计

顶料杆的功能是顶出塑件。必须严格控制顶料杆与顶料杆孔的双面间隙，不得大于0.01mm，过大的间隙容易漏料把顶料杆堵死。为了互换性，孔径偏差为d +0.0050 mm，轴径偏差为D-0.005-0.002 mm。顶料杆工作端由于与顶杆孔有高精度的配合及有合适的配合长度，能保证配合稳定性，所以固定部的配合可以采用双面间隙0.1mm配合。

7 排气系统的设计

塑封模的封闭性好，为了使型腔内的气体迅速排出，应在进料口的对面开排气槽。排气槽的深度不应超过塑料的溢边值，一般取0.02 +0.010 mm，采用了浅而宽的窄矩形截面，便于磨削加工。

8 模架部件的设计

模架是所有镶件组件的支撑，通过压板组件与机床连接。由模板、支撑、推件、定位、加热、保温、隔热及飘浮等系统组成。

（1）推件系统的设计。

推件系统主要是指产生推件动力并传递到顶料杆上，使顶料 运动 正常 完成 的零 件组成。

其中下模的推件系统动作见图5所示。

下推板向上运动：工作台向下运动，由机床的反顶杆反顶作用，使下推板向上运动，完成下模的塑封件的顶出。

下推板向下运动：工作台向上回升，强力弹簧使下推板向下运动。从而使顶料杆复位。

（2）模架定位系统的设计。

为了保证上、下镶件组件在上、下模板上的定位精度，并能任意互换，其所用销钉孔精度必须达到d +0.0050 mm。

上、下模的初定位靠导柱、导套（双面间隙在0.03～0.04mm）来实现，见图6所示。图6a结构制造简单，适于平面型分型面。图6b结构导向性好，适于立体型分型面，但制造复杂。如在镶件组件内设精定位系统，确保上、下模定位更精确。

（3）加热系统的设计。

模具的工作温度为175℃。在上、下模板内用加热棒加热。由于模具表面散热快，所以加热棒功率外侧比中间要选用大些。加热棒外径为ϕ 12.55mm，安装孔应为 ϕ 12.7 +0.150 mm。过大的孔因热传导差，会导致加热棒过烧损坏。

（4）保温系统的设计。

模具外表面设保温套，材料用硅酸铝纤维卷毯，保温性能好，表面温度约为60℃左右，既能使模温均匀性能好，又能省电。

（5）隔热系统的设计。

为减少温度对机床的变形影响，在模具的上、下垫板增设隔热板，使工作台板温度不超过60℃。

（6）飘浮系统的设计（见图7）。

笨重的模具给调整带来了麻烦，故在下垫板上打通气孔，通入压缩空气，在模具和机床平面间形成气垫，使模具飘浮。1t重的模具，一人可推动，使对中心十分方便。

9 结束语

电子塑料封装模具技术是一项细致复杂的工作，思路要清晰、结构要合理。在整个设计过程中，设计、审核要协调好思路和意见，在设计开始前，要把模具整体结构的评审工作做好，避免设计人员的重复劳动和不必要的损失。模具设计人员从事的是创造性的劳动，一副好的模具设计出来，不仅加工方便，而且装配容易，使用简单，便于保养维护。经过多年的设计研发和使用实践，我们对电子塑料封装模具技术概要有了一个深刻的认识和研究，并形成了一套较为系统的电子塑料封装模具设计标准，为促进中国电子封装产业持续、快速发展做出自己应有的贡献。

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具有质量稳定、生产批量大、成本低、效益高等优点