半导体塑封模具浇口设计
曹玉堂汪宗华陈斌汪宗宝丁宁田征
（铜陵文一三佳科技股份有限公司）
摘要：
半导体塑封模具是制造电子元器件后道工序的关键设备。研究了塑封模具浇口的深度、位置和注入角，分析了浇口残留的原因和浇口磨损缺陷并给出了解决方法。介绍了浇口平衡的方法。综合考虑各种因素后设计的浇口，其结构合理、加工方便，且便于维护。
０引言
随着科技进步日新月异，半导体塑封模具呈多元化发展，它具有质量稳定、生产批量大、成本低、效益高等优点。塑封件被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，塑封工艺是半导体生产中极其重要的工艺之一。随着我国科技的发展，塑封工艺不断地更新，塑封模具的结构也在不断地创新，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，其核心部件设计万变不离其中。本文介绍了半导体封装专用模具浇口基本结构、工作原理，指出了半导体塑封模具浇口设计时注意事项，阐述了浇口的核心尺寸设计要点、位置排布、作用、设计原则及方法。
１浇口对称设计
浇口一般对称设计，与型腔相对位置匹配，如图１所示。避免因浇口位置设置不合理导致型腔充填不良以及在后工序（冲流道）时有可能冲不掉而出现浇口残留现象。
２ 浇口深度的确定
（１）一般浇口的深度就是浇口镶件上的深度，但也有特殊情况（见图２）：在引线框架上有进料的缺口时，实际深度Ｃ＝浇口镶件上的深度Ｂ＋引线框架厚度Ａ。
（２）一般浇口的深度还受型腔深度的限制。对于塑封体较薄产品的浇口深度要小于型腔深度的１／２（尽量小于２／５）。如图３所示，Ａ＜（１／２）Ｂ，尽量设计Ａ＜（２／５）Ｂ。
若不按此原则设计，则在浇口剥落的时候会撕裂塑封体。另需注意，部分浇口的深度设计还要考虑引线框架的厚度尺寸的影响。
３ 浇口位置的确定
浇口位置为如图４所示时需注意以下３点：
（１）浇口需离孔ａ、ｂ、ｃ有一定的距离，若塑封料进入了ａ、ｂ、ｃ孔，浇口将断裂，影响后工序。
（２）浇口离最近的拐角的距离需大于０．３ｍｍ，若Ｒ为０．３ｍｍ时，离拐角的距离大于０．６ｍｍ（见图４）。若离拐角的距离太小，则在浇口断裂时易造成塑封体破碎。
（３）浇口设计时通常要考虑的因素有树脂的特性、型腔收缩的体积，以及浇口对各工序的影响。
４ 浇口注入角的设计
浇口注入角设计的一般标准是２０°、２５°、３０°，在使用特殊角度时需考虑在加工时是否有相应的夹具。注意：在注入角设定时，有可能会使塑封体产生气孔、气泡，需要仔细考虑。
５ 浇口残留
（１）如图５所示，浇口残留最大允许值为０．３～０．５ｍｍ（客户一般要求≤０．１ｍｍ）。一般浇口残留的原因如下：
（ａ）树脂特性；
（ｂ）树脂与框架的粘附性；
（ｃ）塑封的框架是否经过电镀；
（ｄ）浇口的深度及法向脱模斜度、注射角；
（ｅ）开模时浇口在模具内断裂；
（ｆ）浇口断裂方向。
（２）避免浇口残留的办法如下：
（ａ）针对浇道顶杆顶出不平衡而导致顶杆断裂的情况，需要增加顶杆的数量（一般流道和浇口在上的情况较多）；
（ｂ）注射角大的时候型腔和浇口连接处由于应力集中，残余少，可增大注射角角度；
（ｃ）浇口残留有时出现、有时没有，所以在冲切浇口时要尽量保持与浇口上平面垂直方向冲切，总体上增加浇口补偿是有益的，但是在浇口和浇口补偿处会有明显的接痕。
６ 浇口磨损
对于浇口和型腔连接处，由于树脂料的冲击磨损而使浇口变大，这对浇口的去除和塑封体的形状有影响，如图６所示。
对于浇口和浇道连接处，由于树脂料的冲击磨损而使浇口变大，这对浇口的去除和塑封体的形状有影响，如图７所示。
７ 浇口平衡的方法
因为通过浇口的树脂流速较快，由于空气的进入而产生气泡及金丝冲弯现象。为了避免这种情况，有必要把料筒内的压力转移，即尽量使塑封体同时进入型腔。所以靠近浇道板的浇口小，而远端的浇口需要比较大，这是浇口平衡的方法，而流道是靠近浇道板的深，远端的浅。
８ 结论
介绍了半导体封装专用模具浇口基本结构、工作原理，指出了半导体塑封模具浇口设计时的注意事项，阐述了浇口的核心尺寸设计要点、位置排布、作用、设计原则和方法等。本文的模具浇口设计思路清晰、结构合理、加工方便，浇口充填平衡，且便于维护。经过多年的研究、设计研发和使用实践，我公司已形成了一套较为系统的半导体封装专用模具浇口设计方法。
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