CN112557236A - 环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具及方法 - Google Patents

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袁健
李进
林建彰
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    • G01N33/44—Resins; rubber; leather
    • G01N33/442—Resins, plastics

Abstract

本发明涉及环氧树脂组合物喷流形态模拟测试的模具设计，公开了一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具及方法，所述模具上设置多个进胶口和型腔；所述进胶口与流道联通处设置有锁止装置；各个所述型腔上设置有排气槽；所述模具上还设置有多个定位孔；所述进胶口宽度W1与型腔宽度W2比值为W1:W2≥1:3；所述W1＝1～10mm；所述进胶口深度D1与型腔深度D2的比值D1:D2＝1:10～1:2；所述型腔长度L大于等于50mm。本发明能够模拟在模压过程中环氧树脂组合物填充型腔的形态变化，从而验证其在封装全包封型电子元器件时的外观状态。

Description

环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具及方法
技术领域
本发明涉及一种模具设计，特别涉及一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具及方法。
背景技术
全包封型电子元器件，一般包括TO220F、TO3PF等晶体管、光伏模块、IPM功率模组等封装形式。这一类封装的特点是，本体较大，环氧树脂组合物将框架完全包封，上下两侧均有分布。框架上侧，为了包封和保护芯片，通常环氧树脂组合物较厚；框架下方，为了兼顾散热，环氧树脂组合物通常较薄。由于上下两侧厚度不同，在封装过程中，上下模的环氧树脂组合物流速不同，填充容易不均衡，导致在框架下方出现气孔，这种气孔将严重影响电子元器件的外观和使用寿命。这种气孔与环氧树脂组合物在型腔中的流动状态有很大关系，如果在产品开发时有有效的测试手段能够检测环氧树脂组合物的流动状态并进行改善，则能大大减小产品在客户端的不良率。然而，针对这一类气孔问题，目前没有一个很好的模拟测试方法。通常采用模拟封装的方法表征，即必须要实际封装产品后才能看到是否有气孔。由于封装形式不同，尺寸千差万别，这种表征方法需要针对不同封装形式制造不同的模具。同时封装过程还需要消耗金属框架，使用的环氧树脂组合物量较多，工艺复杂且成本较高。
发明内容
本发明提供了环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具及方法，能够模拟在模压过程中环氧树脂组合物填充型腔的形态变化，从而验证其在封装全包封型电子元器件时的外观状态。
本发明的工作原理：一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，所述模具上设置多个进胶口和型腔；所述进胶口与流道联通处设置有锁止装置；各个所述型腔上设置有排气槽；所述模具上还设置有多个定位孔；所述进胶口宽度W1与型腔宽度W2比值为W1:W2≥1:3；所述W1＝1-10mm；所述进胶口深度D1与型腔深度D2的比值D1:D2＝1:10～1:2；所述型腔长度L大于等于50mm。
进一步的是：所述流道上开设有圆形台阶孔，所述台阶孔下孔径大于上孔径且上孔径和下孔径均大于流道宽度；所述锁止装置包括上圆柱和下圆柱两个部分；所述下圆柱部分嵌入台阶孔下孔内；所述上圆柱部分嵌入台阶孔上孔内；所述上圆柱部分上开设有流通槽；所述流通槽宽度等于流道宽度。
进一步的是：各个所述型腔尺寸相同。
进一步的是：各个所述型腔尺寸均不相同。
进一步的是：所述D1:D2＝1:5～2:5。
一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试方法，包括以下步骤：
S1：模具预热到175℃：
S2：称取M克环氧树脂组合物粉末A进行模压，使得环氧树脂组合物从进胶口流入型腔，并得到固化的环氧树脂组合物；
S3:称量型腔内环氧树脂组合物的重量m1，并测量其环氧树脂组合物注射的长度L1，计算比值θA1＝m1/L1；
S4：逐步增加环氧树脂组合物用量，每次增加ΔM克，直到得到的环氧树脂组合物充满型腔；并计算每次实验的θ值，并找出最大值θAmax；
S5：换用多种环氧树脂组合物重复S1-S4步骤，得到多个θmax值。
S6：比较多个θmax，选用θmax最大的材料作为生产材料。
本发明的有益效果为：本设计采用传统模具设计，由进胶口、型腔、排气槽等结构组成。为了模拟不同封装形式，本模具共设计多个型腔，实际数量可根据需求确定。进胶口、型腔的尺寸根据待模拟封装形式而定。每个型腔尺寸可以设计相同大小，便于测试平行样。亦可设计不同尺寸，并在流道上设置锁止装置，充分利用不同尺寸模拟不同封装形式。
模拟测试时，控制每次添加的环氧树脂组合物粉末，观察每次封装后的环氧树脂组合物的形态，同时根据型腔中的环氧树脂组合物重量和长度，计算重量和长度的比值，判断组合物流速的快慢和填充性能的好坏，测试环境简单，结果可靠，方便对生产工艺进行模拟测试和校准。
附图说明
图1为模具结构示意图；
图2为环氧树脂组合物刚进入型腔状态示意图；
图3为环氧树脂组合物保持射出状态示意图；
图4为环氧树脂组合物曲折填充状态示意图；
图5为锁止装置俯视结构示意图；
图6为锁止装置截面结构示意图；
图中标记为：1、进胶口；21、流道；22、型腔；3、锁止装置；31、流通槽；4、排气槽；5、定位孔；8、框架；9、环氧树脂组合物。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，所述模具上设置流道进胶口1、流道21和型腔22；所述进胶口1与流道21联通处设置有锁止装置3；各个所述型腔22上设置有排气槽4；所述模具上还设置有多个定位孔5；所述进胶口1宽度W1与型腔22宽度W2比值为W1:W2≥1:3；所述W1＝1～0mm；所述进胶口1深度D1与型腔22深度D2的比值D1:D2＝1:10～1:2；所述型腔22长度L大于等于50mm。
在上述基础上，如图5和图6所示，所述流道21上开设有圆形台阶孔，所述台阶孔下孔径大于上孔径且上孔径和下孔径均大于流道21宽度；所述锁止装置3包括上圆柱和下圆柱两个部分；所述下圆柱部分嵌入台阶孔下孔内；所述上圆柱部分嵌入台阶孔上孔内；所述上圆柱部分上开设有流通槽31；所述流通槽31宽度等于流道21宽度；实际测试中，述锁止装置3设置于流道21上，用于开启或者关闭与该流道21联通的型腔22；若实验不需要用到所有型腔2，则可将锁止装置3旋转90°，使得流通槽31与流道21断开，将未用到型腔2关闭，将需要用到的型腔2打开。
进胶口1和型腔22的宽度比、高度比必须符合规定，若W1:W2小于1:3，封装过程中环氧树脂组合物成线状喷射，无法模拟真正的进胶状况。如果D1:D2<1:10，用于全包封型电子元器件封装的环树脂组合物的粘度一般会大于500poise，进胶口过浅会导致注塑压力过大，填充困难，且模具磨损严重；如果D1:D2>1:2，则注塑时环氧树脂组合物流动时阻力过低，不能呈现出喷流状态，无法有效模拟其流动特性。
在上述基础上，各个所述型腔2尺寸相同。
在上述基础上，各个所述型腔2尺寸均不相同。
在上述基础上，所述D1:D2＝1:5～1:2.5。
一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试方法，包括以下步骤：
S1：模具预热到175℃：
S2：称取M克环氧树脂组合物粉末A进行模压，使得环氧树脂组合物从进胶口1流入型腔2，并得到固化的环氧树脂组合物；
S3:称量型腔内环氧树脂组合物的重量m1，并测量其环氧树脂组合物注射的长度L1，计算比值θA1＝m1/L1；
S4：逐步增加环氧树脂组合物用量，每次增加ΔM克，直到得到的环氧树脂组合物充满型腔2；并计算每次实验的θ值，并找出最大值θAmax；
S5：使用环氧树脂组合物B重复S1-S4步骤，得到θBmax。
本实例中以TO220F为例，模具设置有6个型腔2，每个型腔2尺寸相同，便于测试平行样。所述进胶口1宽度W1为6mm，型腔2的宽度为10mm；所述进胶口1深度D1为2mm，型腔2深度D2为6mm，所述型腔2长度L为100mm。
模具使用前，将模具预热到175℃，然后称取适量环氧树脂组合物粉末A进行模压，然后再逐步增加环氧树脂组合物粉末的重量，本实例中起始用量为29.5g，每次增加0.5g，分别注入多个尺寸相同的型腔22内，观察型腔22内环氧树脂组合物形成折叠状，填料9进入型腔22后保持射出状态，曲折填充，具体填充状态如图2至图4所示，待固化后取出型腔22中的环氧树脂组合物，测量环氧树脂组合物的重量m和长度，得到二者比值θ＝m/L；使用环氧树脂组合物粉末A多次试验，多次测量θ，直到环氧树脂组合物增大到不再有折叠状而是将型腔2填满，找到最大值θAmax。换用不同材料环氧树脂组合物粉末B，重复上述试验和测量步骤，得到θBmax，比较θAmax和θBmax，数值越大说明环氧树脂组合物的流速越慢，相应的填充性能越好，越不容易产生气孔，则该种材料更适合用于该生产工艺。
上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，其特征在于：所述模具上设置多个进胶口1、流道21和型腔22；所述进胶口1与流道21联通处设置有锁止装置3；各个所述型腔22上设置有排气槽4；所述模具上还设置有多个定位孔5；所述进胶口1宽度W1与型腔22宽度W2比值为W1:W2≥1:3；所述W1＝1～10mm；所述进胶口1深度D1与型腔22深度D2的比值D1:D2＝1：10～1:2；所述型腔22长度L大于等于50mm。
2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，其特征在于：所述流道21上开设有圆形台阶孔，所述台阶孔下孔径大于上孔径且上孔径和下孔径均大于流道21宽度；所述锁止装置3包括上圆柱和下圆柱两个部分；所述下圆柱部分嵌入台阶孔下孔内；所述上圆柱部分嵌入台阶孔上孔内；所述上圆柱部分上开设有流通槽；所述流通槽宽度等于流道21宽度。
3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，其特征在于：各个所述型腔22尺寸相同。
4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，其特征在于：各个所述型腔22尺寸均不相同。
5.根据权利要求1所述的一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试模具，其特征在于：所述D1：D2＝1:5～2:5。
6.一种环氧树脂组合物喷流形态模拟测试方法，其特征在于；包括以下步骤：
S1：模具预热到175℃：
S2：称取M克环氧树脂组合物粉末A进行模压，使得环氧树脂组合物从进胶口1流入型腔22，并得到固化的环氧树脂组合物；
S3:称量型腔内环氧树脂组合物的重量m1，并测量其环氧树脂组合物注射的长度L1，计算比值θA1＝m1/L1；
S4：逐步增加环氧树脂组合物用量，每次增加ΔM克，直到得到的环氧树脂组合物充满型腔22；并计算每次实验的θ值，并找出最大值θAmax；
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113358858A (zh) * 2021-05-06 2021-09-07 陈永秀 一种酚醛树脂胶粘剂自动检测设备

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