塑料封装模具的零件选材加工及调试

!"!!"

!!!!!!!!!!"

!!"

《模具工业》#$$%&’(&!总#))

模具制造技术

+

世以来，塑料封装器件已由分立器件逐步扩展到集成电路元件，塑料封装模具也由小型（几十腔）发展到几百腔的大型模具。特别是随着近年来电子产业的迅速发展，对半导体器件的电性能、散热性和易焊性等方面的要求越来越高，这些都与模具的质量有着很大的关系。由于模具材料选择不当、加工和试模等因素所引起的溢料，会使器件散热片上粘有塑料，影响散热效果使器件温度升高，降低器件的正常使用寿命甚至损坏机器；如果器件的引线脚上粘有塑料，会降低器件的焊接性而导致虚焊。塑料封装模具还可能由于选材、加工不当而产生磨损、变形和断裂失效。因此，对于塑料封装模具的零件选材、加工和试模有着非常严格的要求，尤其是对几百腔的大型半导体塑封模具要求更高。

现以半导体塑料封装模具为对象，具体分析了

——————————————————————作者简介：魏刚*+,2+1-，男，四川资中人，讲师，主要从事高分子材料成型原理与加工应用，模具设计与制造方面的教学与科研工作，地址：成都市四川工业学院材料系。电话：+%)""%,$$),收稿日期：#$$#1$"1+)

!!!!!!!!!!"引

言

塑料封装模具的零件选材加工及调试

魏刚

*四川工业学院，四川成都

)+$$%,-摘要：分析了半导体塑料封装模具的工作原理及其失效形式，讨论了模具关键零件的选材、加工及试模方面的技术要点。关键词：塑封模具；选材；加工；调试中图分类号：文献标识码：文章编号：./%#$&))#0+$$+1#+)"*#$$%-$!1$$!"1$!

!"#$%&"’($’$)#&*+,!"+-.")#-%$"+/0$1#*.

2’"1#&)134+)"51-’"#&+6!*-’/1

!"#$%&’

()*+,-%&.&*/012*3456)+*0&+0%&780+,&595’4:;,0&’7-:)*+,-%&<=>>?@:;,*&%A

781#%")#B8,0C51D*&’E1*&+*E90%&76%*9-10651F2563,0E9%23*+2G0&+%E2-9%3*&’F5-97265120GF*G+5&7-+3512C010%&%94H07I8,0F%*&30+,&*+%9E5*&32109%3*&’352090+3*5&563,0F%301*%96513,0D04E%132563,0F5-97%&7353,0F5-97F%&-6%+3-10%&73023C010F%*&947*2G+-2207I

9$:;*%/1BE9%23*+2G0&+%E2-9%3*&’F5-97JF%301*%92090+3*5&JF%&-6%+3-10J3023

模具零件的材料选用、热处理、冷处理和机械加工以及试模等方面的技术要点。#

塑料封装模具的工作原理及其失效形式塑料封装模具是保证塑封元件达到厂家对产品质量要求的重要工装。通常塑封模具安放在塑封机上，塑封机上工作台固定不动，下工作台可上下运动，注塑射缸由上工作台中央穿出，上下一次可完成塑封动作。其工作原理是：将已焊接好管芯的引线框架按要求放在料架支撑上，然后一起放入预热工作台上预热规定的时间后放进模具中，在塑封机主油缸的作用下合模。把已经过高频预热的塑封料放入模具的加料室，在塑封机辅助油缸的作用下，塑料经过高温的分流道、浇口迅速进入型腔，经过一段固化时间后便可开模取出，再经过切筋、成型，形成一个个塑封件。

由于模具工作温度通常在+2$3左右，正好处在钢材的低温回火温度范围之内，加之高速料流与流道和型腔壁之间存在很大的相对速度。因此，用于流道和型腔的材料必须严格选择和加工，否则就会由于模具变形造成塑封件尺寸公差不能保证、表面磨损使塑封件无光泽和产生飞边等瑕疵，缩短模

自#$世纪)$年代，世界上首批塑封晶体管面

《模具工业》!""#$%&$’总!((

具寿命。塑料封装模具常见的失效形式有：

*+,表面磨损失效。主要表现在模具型腔表面光洁度降低，模具尺寸超差和表面受侵蚀失效。

*!,塑性变形失效。由于模具表面硬化层过薄，变形抗力不足，或模具工作温度高于回火温度，产生组织转变使模具变形失效。

*#,断裂失效。这是危害性最大的一种失效形式。塑封模具形状复杂，有许多凹角、凸台和薄边，易产生应力集中，因而塑封模具不但要保证有良好的表面硬度和耐磨性，还必须有足够的韧性。

因此，如何选材做到热稳定性、硬度和韧性良好，如何对材料进行正确的加工，将是保证塑封件质量的关键因素。#

型腔组件的选材与加工材料选用

型腔组件是模具成型的工作部分，肩负了成型的全部工作，从注射、进浇到排气、固化成型，其工作温度相当高，加上塑封料对模具有腐蚀作用，材料选用的好坏直接决定了模具的质量。因此，材料必须具有以下特性：

*+,良好的加工性能，良好的耐磨性和耐腐蚀性能。

*!,足够的强度、硬度、韧性。

*#,良好的耐热性、热稳定性、热疲劳性。*’,良好的尺寸稳定性，良好的淬透性，热处理变形小。

据此-选择高铬高碳模具钢.!*美国牌号,为型腔组件材料，符合以上要求，而且易与铬层结合，它镀铬后，结合紧密度比其他钢种要好，硬度为/01("234。#$!

热处理及冷处理工艺

#$#

表面处理工艺

图!

冷处理工艺图+

热处理工艺

’)

和析出很多细小的碳化物微粒。

*#,深冷处理后对材料的硬度、抗冲击强度、抗拉强度影响不大。*’,深冷处理后，材料的耐磨性显著提高，其耐磨性可提高#$)+(倍，比普通冷处理提高+1!倍。*/,深冷处理设备为精密程序式温度控制伺服调节冷处理装置，最低可达5+)’6-精度!7#8。

*(,深冷处理主要注意事项是深冷处理必须在淬火风冷("9:;内，即材料冷却到室温后+<进行，否则等残留奥氏体稳定后，就不能起作用了。

#$+

塑封模上下型腔组件表面必须镀硬铬处理，镀硬铬能提高模具表面硬度、光洁度，使型腔压制后的塑件表面更光亮，并能增强模具耐腐蚀力，减少模具的摩擦力，利于塑料流动充满型腔，便于脱模。

镀铬时应注意的是，模具镀铬前不允许有机械损伤，不能有油污，表面达到镜面，并由钳工仔细抛光。这样，工件才能获得高光亮度的硬铬层，如果电镀表面粗糙度不好，其附着力就不高，容易剥落。

镀硬铬处理工艺如下：镀槽温度/"6，电流密度!$"=>99，时间!9:;，然后清洗干净后，将镀件加热到!/"6进行低温干燥。#$’

型腔的机械加工工艺*+,铣外形尺寸。*!,粗磨外形尺寸。

图!，包.!的热处理和冷处理工艺曲线见图+、

括退火、淬火、回火及冷处理工艺。硬度在#/1’"234，.!出厂后处于预硬状态，

必须进行退火后才能加工。深冷处理是采用液态氮为冷却剂（5+)(6），利用汽化潜热的快速冷却方式，将模具冷却到5+!"6以下。深冷处理主要作为稳定模具尺寸的手段，其特点为：

*+,将.!中残留奥氏体全部转变为马氏体，并使回火后钢组织容易稳定。

*!,使显微组织方向出现许多细化碳化物微粒

!"

*$+,&,铣削。*(+钳工攻丝。

*!+热处理!)-!./0,。*)+半精磨外形尺寸。

*1+线切割：加工型腔，留精磨量"%2!33（单边）。

*.+精磨外形：留镜面量"%"#-"%"$33。

*4+精磨型腔槽5光亮度达镜面。*2"+表面镜面到尺寸。*22+钳工清丝。

*2#+电镀硬铬"%""!-"%""133。*2$+退磁，清洗。(

模架的选材与加工材料选用

模架的主要作用是固定、加热型腔组件，完成塑封任务。模架由模板、石棉板、顶杆固定板、推板、垫脚和底板组成。故一般要求模架材料应相对低廉一些，但应有一定的热稳定性、热疲劳性，而且线膨胀系数也应与6#差不多。因此通常选用$!,789钢作为模架材料。(%#

热处理

对$!,789的热处理，通常采用调质办法，硬度为#!"-#."/:。(%$

表面处理

上下模板考虑到耐腐蚀、除锈及美观，需要镀铬；其他部件只要求防锈，一般只作发黑氧化处理。(%(

模架的机械加工

*2+模板的大面要求平面度在"%"#-"%"$33

!%#!

《模具工业》#""$%&’%(总#))

必须采用等高配磨。"%"#33，

*(+导柱导套与模架一般采用间隙配合，其间隙一般取"%"$33。

料架的选材与加工材料选用

料架的主要作用是运送引线管脚，运走成型零件，并保证塑封管体中芯片在正确位置。料架运载靠手工，为减轻负担，必须采用质轻的材料，考虑到管脚本体要求误差小于"%$335因此必须重视料架材料受热变形及加工变形问题。综上因素，选航空优质硬铝=>?2#为料架材料。其特点是：*2+板材。

*#+加工前为预硬状态5有一定强度5热变形小5加工变形小。

热处理

*2+*.";2"+@的炉中保温.-2#A5然后随炉

!%2

(%2

慢慢冷却。

*#+*2#";2"+@的炉中保温2#-2)A，然后随炉慢慢冷却。!%$

料架的加工及变形预防*2+料架由于外框固定，中央为悬臂梁，易产生

变形。解决办法：铣削时，先将正面定位，空档铣出，再将反面减重孔，空档铣出，注意这时空档不能铣断，整个空档与料架有"%!33的连接，这时将半成品送时效（2），热处理后，再将空档铣断，再送热处理时效（#）。

*#+料架只起运载作用，其工作温度在)"@左右，而模具工作温度在21"@左右，二者材料不同，线膨胀系数不同，使零件有定位误差。因此，必须在加工中予以补偿。)

模具调试

模具表面和型面用脲素塑料或三聚酰胺塑料清模后5按照用户提供的工艺开始试模。调试模具时，主要检查的内容如下。)%2

零件的外形检查

按用户提供的图纸对每组零件进行尺寸检查，主要检查!、外形公差;"方向的错位!"%"#33，"%"#!33。

以内，必须采用大磨床一次磨削出。模板销孔的位置精度要求在;"%"233以内，模板的导柱、导套及精定位的位置精度也要求在;"%"233以内，尺寸精度要求在"%"233以内，一般采用,&,一次装夹加工。

"

*#+模板加热孔的大小一般为加热!2$<"%233。

管过大会产生“气膜”层，易使加热管“过烧”而损坏，同时热效率也大大降低；过小，加热管不能放入。因此必须采用精密加工钻床加工加热孔。*$+其余各板、各垫块、支承柱的高度误差小于

《模具工业》!""#$%&$’总!((

)*

转向直拉杆锻模型腔的电火花加工

齐文春*，黄莺!，杨卫平*

（*$南昌航空工业学院，江西南昌##""#’；!$洪都航空工业集团，江西南昌

##""!’）

摘要：以微型车转向直拉杆零件锻模型腔的电火花加工为例，对锻模型腔的电火花加工方法，电极的设计方案与制造工艺进行了分析和探讨，提出了一种可以保证模具型腔有足够重复精度的电火花加工电极的设计与制造方法。关键词：转向直拉杆；锻模型腔；电火花加工；电极设计与制造

文献标识码：文章编号：中图分类号：:;#*)$!<:;’8’=*""*>!*(8-!""#."’>"")*>")

!"#$%&’()$*+,-+",(./0,&1%$*&’(23*-,-+4&*/,+’&5"*/6,-+7$8(

!"#$%&’()%*+,-./012%34+1./0#$2&52%3*

6*7/8%’(8%3"%9:2:):$;<.$=;%8):2’8>?$’(%;>;3@+/8%’(8%3+A28%3B2CCDDCE+F(2%8G47,;%3H)0=;)59:;&*/<&IF;J58%@;<.$=;%8):2’8>"%H)9:=@+/8%’(8%3+A28%3B2CCDD4E+F(2%8K#2:(:($$>$’:=2’H29’(8=3$J8’(2%2%3;<:($<;=32%3H2$’8L2:@<;=:($J2%2&’8=:)=%2%39:=823(:MH=8N2%35;>$898%$B8J5>$+:($OPQJ$:(;H<;=:($<;=32%3H2$’8L2:@8%H:($H$923%8%HJ8%)<8’:)=2%35=;’$99;<:($$>$’:=;H$N$=$8%8>@R$H8%HH29’)99$H7.J$:(;H

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

-!.粘模。试模中开始*+)模内易发生粘上模($!溢料检查

主要检查型腔周边和引线上的溢料情况，一般允许型腔周边有"+"$"*,,的飞边，而引线上不

能有飞边。影响溢料的因素有：

-*.合模力的大小。

-!.零件的高度误差。-#.接触面积的大小。-’.模板的变形。-).温度不均匀。

-(.引线或条带的厚度误差。($#有：

-*.上下模具误差。-!.销孔的误差。-#.料架定位误差。-’.加工零件误差。-).条带定位误差。

0’10#10!1

的情况，试上*"模以上就会好转。

-#.清模。表面用脲素塑料清模时，合模压力不能太大，否则易压伤嵌件。/

结束语

完整的半导体塑料封装模具由模架、型腔组件和引线框架组成。它们选材的合理性、加工的好坏以及模具的调试，直接决定着模具和塑封件的的质量优劣；对于发展精密高效的塑料封装模具，更是有着十分重要的意义。

压线的检查

模具对引线或管脚不能有压伤，影响的因素

参考文献：

0*1

成都科技大学等合编$塑料成型模具021$北京3中国轻工业出版社，*44!$

塑料模具技术手册编写组$塑料模具技术手册021$北京3机械工业出版社，*44/$

李遇昌等$工程材料021$成都3成都科技大学出版社，*44"$

于同敏等$526塑封电机定子精密注射模具技术研究071$机械设计与研究，*4489-#.$0)1

把

东$大型集成电路塑封模具设计071$微电子技术，!""*9-#.$

($’

试模中应注意的其它问题

-*.顶杆高度的变化。由于受热膨胀的原因，工

作中顶杆高度发生变化，待热稳定后再作调整。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o0u4.html