塑料封装模工艺讲稿3

第三章集成电路环氧塑封的成型工艺,学习目的：1.了解塑料的常用成型方法；2.掌握树脂传递模塑特点；3.能够分析各种常用塑料成型方法的优缺点，了解适用范围。,学习内容：1.塑料的常用成型方法（注塑成型、压缩成型、压注成型）2.RTM成型特点3.集成电路封装工艺流程4.传递成型主要工艺参数,3.1.1注塑成型原理注塑成型的简单过程为：将粒状或粉状塑料经注塑机的料斗加到加热的料筒内，塑料受热熔融，在注塑机的螺杆或活塞的压力推动下，经喷嘴进入模具型腔，塑料充满型腔，经冷却硬化定型，脱模后而得到具有一定形状的塑件。注塑成型原理及其对应的生产工艺过程可分别用图3-1和图3-2表示。,3.1注塑成型原理及其工艺过程,图3-1注塑成型返回,图3-2注塑成型生产工艺过程图,返回,塑化流动与冷却1)充模阶段2)压实阶段3)倒流阶段4)冻结后冷却阶段,3.1.2熔体在注塑过程中的流动状态：,3.1.3注射成型的前处理,1.原料的预处理2.预热嵌件3.料筒的清洗4.脱模剂的选用,对于单纯是吸湿的塑料，如SAN、PMMA、ABS、PVC等可用热风干燥器或者料斗干燥器在7585时进行干燥；对于吸水率高的聚酰胺(尼龙)要采用真空烘箱干燥；聚碳酸酯吸水率虽然较小，但只要有少许水分就会造成水解，水解后分子量下降，使成型制件变得很脆，因此应在温度120时干燥10小时以上。为了防止聚碳酸酯在料斗内吸湿，需要采用料斗干燥器或红外线加热器进一步防止吸潮。,1.成型前对原料的预处理,3.料筒的清洗,当注塑成型因故中止，或者需要改变产品、更换原料时，都需要对料筒进行消清洗。有些热敏性物料，当注塑中止时，由于长时间停留在成型温度或者过热，则很容易造成分解。如聚氯乙烯、聚甲醛、乙烯醋酸乙烯共聚物都是热敏性物料。特别是硬质聚氯乙烯的成型温度与分解温度很接近，超过了热持续时间会造成脱氯分解，生成的氯化氢又作为触媒，促使聚氯乙烯进一步加速分解。因此，即使采用不易发生过热的变量螺杆注塑机，当成型中断时，也必须清洗料筒。,4.注射成型的后处理,1.退火处理2.调湿处理,3.1.4主要成型工艺参数,（1）.温度：料筒温度、喷嘴温度、模具温度、脱模温度（2）.压力：塑化压力、注射压力、保压压力、模腔压力（3）.时间：注射时间、保压时间、冷却时间模塑周期：它由注射时间、保压时间、冷却时间和辅助时间四部分组成。,3.1.5注塑模具的典型结构,注塑模的基本结构都是由定模和动模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定板上，动模部分安装在注塑机的移动板上。注塑成型时，定模部分和随液压驱动的动模部分经导柱导向而闭合，塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔；注塑成型冷却后开模，即定模和动模分开，一般情况下塑件留在动模上，模具顶出机构将塑件推出模外。图3-3为一典型注塑模。根据模具上各部件的作用不同，一般注塑模可由以下几个部分组成：,返回,图3-3注塑模的典型结构,注塑成型分解动画-.swf,1成型零部件成型零部件是指定、动模部分中组成型腔的零件。通常由凸模（或型芯）、凹模、镶件等组成，合模时构成型腔，用于填充塑料熔体，它决定塑件的形状和尺寸，如图4-1所示的模具中，动模板1和凸模7成型塑件的内部形状，定模板2成型塑件的外部形状。2浇注系统浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。,3导向机构导向机构分为动模与定模之间的导向机构和顶出机构的导向机构两类。前者是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度，如图3-3中导柱8、导套9；后者是避免顶出过程中推出板歪斜而设置的，如图3-3中推板导柱16、推板导套17。4脱模机构用于开模时将塑件从模具中脱出的装置，又称顶出机构。其结构形式很多，常见的有顶杆脱模机构、推板脱模机构和推管脱模机构等。图3-3中推杆13、推杆固定板14、拉料杆15、推杆18和复位杆19组成顶杆脱模机构。,5侧向分型与抽芯机构当塑件上的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，就需要有侧向的凸模或型芯来成型。在开模推出塑件之前，必须先将侧向凸模或侧向型芯从塑件上脱出或抽出，塑件才能顺利脱模。使侧向凸模或侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构。图3-4为一斜导柱驱动型芯滑块侧向抽芯的注塑模，侧向抽芯机构是斜导柱10、侧型芯滑块11、锁紧块9和侧型芯滑块的定位装置（挡块5、滑块拉杆8、弹簧7）等组成。,图3-4带侧向抽芯注塑模返回,6加热和冷却系统为了满足注塑工艺对模具的温度要求，必须对模具温度进行控制，所以模具常常设有冷却系统并在模具内部或四周安装加热元件。冷却系统一般在模具上开设冷却水道（图3-3冷却水道3）。7排气系统在注塑成型过程中，为了将型腔内的空气排出，常常需要开设排气系统，通常是在分型面上有目的地开设若干条沟槽，或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气，而不必另设排气槽。8其它零部件如用来固定、支承成型零部件或起定位和限位作用的零部件等。,3.1.6注塑模的分类,注塑模结构形式多种多样，分类方法很多。按成型工艺特点：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、低发泡塑料注塑模和精密注塑模；按其使用注塑机的类型：卧式注塑机用注塑模、立式注塑机用注塑模和角式注塑机用注塑模；按模具浇注系统：冷流道注塑模、绝热流道注塑模、热流道注塑模和温流道注塑模；按模具安装方式：移动式注塑模和固定式注塑模等。若根据注塑模的结构特征可分为以下几类：,1单分型面注塑模开模时，动模和定模分开，从而取出塑件，称单分型面模具，又称双板式模具，其典型结构如图3-3所示。单分型面注塑模是注塑模具中最简单最基本的一种形式，它根据需要可以设计成单型腔注塑模，也可以设计成多型腔注塑模，是应用最广泛的一种注塑模。,单分型面注射模动画及讲解-.swf,单分型面注射模工作原理动画及讲解-.swf,2双分型面注塑模,双分型面注塑模有两个分型面，如图3-5所示。A-A为第一分型面，分型后浇注系统凝料由此脱出；B-B为第二分型面，分型后塑件由此脱出。与单分型面注塑模具相比较，双分型面注塑模具在定模部分增加了一块可以局部移动的中间板，所以也叫三板式注塑模具，它常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注塑模具。开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两个模板之间取出浇注系统凝料。双分型面注塑模结构复杂，制造成本较高，零部件加工困难，一般不用于大型或特大型塑料制品的成型。,双分型面注射模具动画及讲解-.swf,双分型面注射模工作过程动画及讲解-.swf,图3-5双分型面注塑模返回,3.带有侧向分型与抽芯机构的注塑模,当塑件有侧孔或侧凹时，需采用可侧向移动的型芯或滑块成型。图3-6所示为利用斜导柱进行侧向抽芯的注塑模。图3-7为利用弯销进行侧向分型的立式注塑模。注塑成型后，动模首先向下移动一段距离，然后固定于定模板2上的弯销4的斜面段迫使滑块3向外移动，与此同时脱模机构的推杆8推动推件板5使塑件自型芯上脱下。,侧向分型.html,图3-6带侧向抽芯注塑模返回,6.无流道注塑模,无流道注塑模是指采用对流道进行绝热或加热的方法，保持从注塑机喷嘴到型腔之间的塑料呈熔融状态，使开模取出塑件时无浇注系统凝料。前者称绝热流道注塑模，后者称热流道注塑模。图3-9所示为热流道注塑模。,热流道注塑模具-.swf,套管热流道注射模工作原理动画及讲解-.swf,热固性塑料注射成型工艺过程循环如图所示，与热塑件塑料注射成型时相比，它增加了放（排）气工序，和塑料注满型腔后，继续加热模内的塑料，而不是冷却模内的塑料。,3.2热固性塑料的常用成型方法,3.2.1压缩成型3.2.1.1压缩模的动作原理（模拟动画）压缩模成型工艺过程：材料预处理（预压、预热）把物料加入加料腔合模排气加热固化脱模清理模具制品后处理。,压缩成型原理：将塑料加入高温的型腔和加料室，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在热和压力的作用下熔融流动，并且很快地充满整个型腔，树脂和固化剂作用发生交联反应，生成不熔不溶的体型化合物，塑料因而固化，成为具有一定形状的制品，当制品完全定型并且具有最佳性能时，即开启模具取出制品.,压缩模成型的优点：（1）成型设备、模具简单，且工艺易控制（2）压力大，制品密实，成型收缩小，变形小（3）能成型流动性差的塑料（4）易成型大中型塑件(5)成型中无浇注系统废料产生。压缩模成型的缺点：（1）生产周期长、效率低，难以实现自动化（2）劳动强度高、劳动条件差（3）不能成型精度高、带有深孔、形状复杂和带有精细嵌件的塑件（4）对模具材料的要求高。,3.2.1.2压缩模结构组成,成型零件：包括上凸模、凹模、型芯、下凸模等组成。加料室：凹模的上半部。导向机构：导柱、导套。侧向分型与抽芯机构脱模机构加热系统支承零部件压缩成型模根据凸、凹模的结构不同，分为敞开式、封闭式和半封闭式压缩模。敞开式：型腔即为加料室；封闭式：加料室是型腔的延续部分；半封闭式：加料室中设有挤压环。,型腔的封闭在凸凹模完全闭合时形成，加压后余料从分型面处溢出。,加料室中的挤压环B，在上下模闭合面上设置承受压力面A。加料室也是型腔的延续。注意挤压边的尺寸设计。,3.2.1.3压缩成型的工艺特性,流动性：拉西格流动性测试法模塑成型工艺参数：1)成型温度：提高流动性；使活性基因发生交联反应。2)模压压力3)模压时间收缩率：实际生产中采用收缩率的平均值。收缩原因：1)线型结构密度小，体型结构密度大；2)材料的热收缩；3)水分及挥发物含量较高。压缩率：塑件与塑料模压粉两者密度或比容的比值。常用为210。预压：将松散或纤维状的热固性塑料模压粉在成型前用冷压方法制成质量一定、形状规则的密实实体。,3.2.2.1塑料的压注成型,压注模的动作原理（模拟动画）压注成型的优点：1、成型周期短、生产效率高；2、塑件的尺寸精度高、表面质量好；3、可成型带细小嵌件、较深侧孔及较复杂的塑件；压注成型的缺点：浪费原料多、成型收缩率大、结构复杂，制造成本高。,图1热固性塑料压注成型工艺过程,图2压注成型原理1柱塞；2加料腔；3上模板；4凹模；5型芯；6型芯固定板；7下模座；8浇注系统；9塑件,a,b,c,3.2.2.2塑料的压注成型,压注模按其固定方式分为：移动式压注模和固定式压注模，移动式压注模在小型塑件生产中有着广泛的应用；压注模按其加料腔的特征又可分为罐式压注模和柱塞式压注模，罐式压注模用普通压机即可成形，柱塞式压注模需用专用压机成形。结构组成：1、成型零件2、加料装置3、浇注系统4、导向机构5、推出机构6、加热系统7、侧向分型与抽芯机构,图4移动式压注模,1柱塞；2加料腔；3浇口套；4凹模；5型芯,图5固定在下压式压机上的压注模1柱塞；2加料腔；3浮动板；4限制板；5凹模；6推板,图6固定在上压式压机上的压注模1上模座板；2柱塞；3加料腔；4浇口套；5型芯；6凹模;7推杆；8垫块；9推板；10复位杆；11下模座板；12拉杆；13支承板；14拉钩；15凹模固定板；16上凹模；17定距拉杆,图7专用压机压注模类型,加料腔一般为一个独立装置。每成型一模时，将加料腔放在模具上面并装入塑料，塑料挤入型腔后，又将其搬走。见图4所示,1移动式压注模,图5所示为固定在下压式压机（合模油缸在压机下方）上使用的压注模，模具启闭动作由压机下工作台移动来实现。图6所示为固定在上压式压机（合模油缸在压机上方）上使用的压注模。,2固定式压注模,表1热固性塑料压注成型所需单位挤压力,对压缩、压注、注射成型三种效果的比较,热固性塑料的压缩、压注、注射成型各有其优缺点及其适用范围，现比较如下：（1）就成型效率来看，以注射成型为高，压注成型次之，压缩成型较低。（2）就塑件质量来看，由于注射和压注成型能使塑料受到均匀地加热，故而获得的制品在其整个断面上固化程度比较均匀，有较良的电气性能和较高的机械强度。（3）注射和压注成型时，塑料注入闭合的型腔内，因此制品在分型面处产生的飞边很薄，容易修除，或无飞边，塑件高度能达到较高的尺寸精度，而压缩成型则不能。（4）注射和压注成型可用于成型带有精细孔