塑封模具常用计算公式及方法

集成电路塑封模具常用计算公式及方法

1 引言

随着电子信息产业的迅速发展，集成电路封装产业在国内也随之迅猛发展，但集成电路封装设备--塑封模具却成为制约封装产业发展的瓶颈，长期依靠进口。本文通过我公司长期制造塑封模具的经验，详细介绍了封装模具常用的计算公式及方法。

2 塑封模具的常用计算公式及方法

塑料模具的常用计算公式及方法主要涉及以下几个方面：原材料线涨系数的测量计算；成型型腔尺寸的计算；型腔镶件的线涨匹配；上料框架线涨尺寸的计算。

2．1 原材料线涨系数的测量计算

在这里原材料线涨系数的计算，主要针对引线框架的线涨计算，也可适用于其他材料的计算(如铝、钢等)。在此，只提供计算方法以便灵活应用。

线涨系数指原材料温度每升高1℃，单位长度内所增加的长度。

(1)式中：

a为原材料的线涨系数／℃-1；

Lt为原材料在t温度时的长度(一般指高温时的长度)／mm；

L0为原材料在常温时的的长度／mm；

t指高温(一般我们根据封装工艺的特点测试时取175℃/℃：

to指常温(一般取20℃)／℃。

例：一种材料在20℃时长150mm，升温到175℃时长度为150．3mm，求线涨系数a为多少?

解：a=(150．3-150)／[150×(175-20)]=12．9 X 10-6℃-1。

2.2 成型型腔尺寸的计算

(2)式中：

L为型腔尺寸／mm；

L'为塑件尺寸／mm；

S为树脂成型收缩率。

该公式为基本简化公式，具体计算时，根据塑封体外形偏差的大小，适当调整，在此不作累述。

S一般取0．2％～0．4％，在实际使用时根据用户提供的树脂型号选取。

例：塑件外形尺寸为18mm，计算型腔尺寸L，树脂收缩率S为0．35％。

解：L=18x(1+0．35％)=18．063mm

2．3 型腔镶件的线涨匹配

公式：

(3)式中：

L模为模具型腔经线涨匹配后的尺寸／mm；

L产为引线框架的实测长度尺寸／mm；

a产为引线框架的线涨系数/℃-1；

a钢为模具型腔所选钢材的线涨系数／℃-1；

t工作为模具正常工作时的温度(一般取175℃/℃；

t常温为模具室温时的温度(一般取20℃)／℃。

例：已知L产=18．288mm，a产=16．3xlO-6℃-1,a钢=11．3xlO-6℃-1，求L模。

解：

L模=18．288+(16．3x10-6-11．3x10-6)×(175-20)x18．288=18．302≈18．3mm

如上例，当a产小于a钢时，假设a产=4．5×10-6℃-1。

解：L模=18．288+(4．5x10-6-11．3x10-6)X(175-20)x18．288=18．269≈18．27mm

2．4 上料框架线涨尺寸的计算

上料框架线涨尺寸的计算，主要是以下三类尺寸的计算(见图1)。

A尺寸指模盒与模盒之间的中心尺寸；

B尺寸指一根引线框架中两个定位孔之间的距离；

C尺寸指一个模盒中确定两根引线框架之间相对位置的定位孔距离。

通过计算该三类尺寸，要达到上料框架能在工作温度下，准确地将引线框架放入模具中，避免卡滞、入位不畅等现象。

上述三类尺寸计算方法各不相同，在此提出计算方法。

2．4．1 A类尺寸的计算

公式：

(4)式中：

L框为上料框架的尺寸，为所要计算匹配的A类尺寸／mm；

L模为模具中模板的尺寸／mm；

a框为上料框架材料的线涨系数／℃-1；

a模为模具中模板材料的线涨系数／℃-1；

△t框为上料框架工作温度与常温之差(一般取130℃-200℃=110℃)／℃；

△t模为模板工作温度与常温之差(一般取175℃-20℃=155℃)／℃。例：模板两镶件座中心距尺寸为315mm，则上料框架中心距尺寸应为多少?其中模板材料为40Cr，线涨系数a=12×10-6℃-1；上料框架材料为铝材6061，线涨系数a=23．6×10-6℃-1。

解：L框·(1+110x23．6x10-6)=315×(1+155x12×10-6)

则：L框=314．77mm

2．4．2 B类尺寸的计算

公式：

(5)式中：L框为上料框架的尺寸，为所要计算匹配的B类尺寸／mm；L镶为模具中，镶件上对应引线框两定位孔之间的长度尺寸／mm；a框为上料框架材料的线涨系数／℃-1；

a镶为模具中镶件材料的线涨系数／℃-1；

△t框为上框架工作温度与常温之差(一般取130℃-20℃=110℃)／℃；

△t镶为模具中模盒的工作温度与常温之差(一般取175℃-20℃=155℃)／℃。

例：模盒中对应引线框两定位孔之间的距离为150mm，则上料框架中心距尺寸应为多少?已知：镶件材料为D2，a=11．3×10-6℃-1；上料框架材料为铝材6061，a=23．6×10-6℃-1。

解：L框(1+110x23．6*10-6)=150(1+155x11．3*10-6)

则L框=149．87mm

2．4．3 C类尺寸的计算

C类尺寸的计算较复杂，分5个步骤完成，见图2。

(1)计算框架上两镶件座之间在工作温度下的步距尺寸，对应图2中A 尺寸，得到A框(高温)；

(2)计算镶件组件中两定位针之间的尺寸，在工作温度下的距离，对应图2中C尺寸，得到C镶(高温)；

(3)计算M(高温)尺寸：

M(高温)=[A框(高温)-C镶(高温)]/2 ( 6 )；

(4)将M(高温)转化为对应框架托板材料在低温下的M(低温)；

(5)计算最终的C类尺寸：

C=A框(低温)一M(低温)×2(7)

例：已知A框(低温)=108．92mm，上料框架材料线涨系数为23．6x10-6℃-1；C镶(低温)=57．85mm，镶件材料线涨系数为11．3x 10-6℃-1；框架托板材料为2Cr13，线涨系数为11．5x10-6℃-1。