微电子元件注塑封装模流仿真工艺优化研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.008

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (1): 44-47.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.008

微电子元件注塑封装模流仿真工艺优化研究

胡鲲鸣¹, 王迪², 金镖³, 阮剑波¹, 刘万强², 谢鹏程²^,⁴()

^1.海天塑机集团有限公司，浙江宁波 315800
^2.北京化工大学机电工程学院，北京 100029
^3.宁波长飞亚塑料机械制造有限公司，浙江宁波 315830
^4.有机无机复合材料国家重点实验室，北京 100029

收稿日期:2024-07-15 出版日期:2025-01-26 发布日期:2025-02-14
通讯作者: 谢鹏程（1979-），男，教授，主要从事高聚物加工成型，xiepc@mail.buct.edu.cn
E-mail:xiepc@mail.buct.edu.cn
基金资助:
宁波市科技创新2025重大专项(2023Z029)

Optimization of simulation process for injection molding packaging of microelectronic component

HU Kunming¹, WANG Di², JIN Biao³, RUAN Jianbo¹, LIU Wanqiang², XIE Pengcheng²^,⁴()

^1.Haitian Plastics Machinery Group Co，Ltd，Ningbo 315800，China
^2.College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^3.Ningbo Zhafir Plastics Machinery Manufacturing Co，Ltd，Ningbo 315830，China
^4.State Key Laboratory of Organic?Inorganic Composites，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2024-07-15 Online:2025-01-26 Published:2025-02-14
Contact: XIE Pengcheng E-mail:xiepc@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将热致性液晶聚合物（TLCP）微电子元件作为研究对象，利用Moldflow模拟微电子元件注塑流程，对比不同内芯结构对微电子元件注塑的影响，对微电子元件注塑过程中成型效率与成型质量进行分析。通过对比三触点嵌芯结构和两触点嵌芯结构得出最佳注塑方案为两触点嵌芯结构，两触点嵌芯结构的充填时间为0.020 4 s，达到顶出时间为0.123 5 s，平均体积收缩率为4.414 %，综合翘曲变形为0.011 5 mm，两触点嵌芯结构相较三触点嵌芯结构节省了充填时间，平均体积收缩率和综合翘曲变形分别降低了0.149 %和0.002 7 mm，虽然与三触点嵌芯结构相比，两触点嵌芯结构中纤维分布均匀性较差，但得益于内芯边缘纤维分布集中，使其体积收缩与翘曲变形量减少，综合分析可知，两触点嵌芯结构为微电子元件注射成型最佳方案。

关键词: Moldflow, 微电子元件, 结构优化, 纤维取向, 翘曲变形

Abstract:

Taking the microelectronic components based on a thermotropic liquid crystal polymer （TLCP） as a research object， the Moldflow analysis software was employed to simulate the injection molding process of the microelectronic components. The effect of different core structures on the injection molding of microelectronic components was compared， and the molding efficiency and molding quality of the microelectronic components in the injection molding process were analyzed. Through comparing the three⁃contact and two⁃contact inlay core structures， the optimal injection molding scheme was determined to be the two⁃contact inlay core structure. The two⁃contact inlay core structure had a filling time of 0.020 4 s， an ejection time of 0.123 5 s， an average volumetric shrinkage rate of 4.414 %， and a comprehensive warpage deformation of 0.011 5 mm. These were determined to be the optimal injection molding scheme for the microelectronic components. The average volume shrinkage and integrated warpage deformation were reduced by 0.149 % and 0.002 7 mm， respectively. Although the two⁃contact inlay core structure showed poorer uniformity in fiber distribution than the three⁃contact one， its volume shrinkage and warpage deformation were reduced due to the concentrated fiber distribution at the edge of the inner core. A comprehensive analysis indicated that the two⁃contact inlay core structure was the optimal scheme for the injection molding of microelectronic components.

Key words: Moldflow, microelectronic component, structure optimization, fiber orientation, warping deformation

中图分类号:

TQ320.66

胡鲲鸣, 王迪, 金镖, 阮剑波, 刘万强, 谢鹏程. 微电子元件注塑封装模流仿真工艺优化研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 44-47.

HU Kunming, WANG Di, JIN Biao, RUAN Jianbo, LIU Wanqiang, XIE Pengcheng. Optimization of simulation process for injection molding packaging of microelectronic component[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 44-47.

图/表 7

图1 微电子元件封装件结构

Fig.1 Microelectronic component package structure

熔体密度/g·cm^-3	固体密度/g·cm^-3	熔体温度范围/℃	脱模温度/℃	最大剪切应力/MPa	最大剪切速率/s^-1	模具温度范围/℃
1.50	1.62	340~365	244	0.5	60 000	30~140

表1 TLCP填充30 % Glass Fiber主要性能参数

Tab.1 TLCP fill 30 % Glass Fiber main performance parameters

图2 微电子元件封装件网格划分

Fig.2 Microchip package meshing

图3 三触点和双触点结构充填时间

Fig.3 Stripe and double structure filling time

图4 三触点和双触点结构顶出温度时间

Fig.4 Stripe and double contact structure ejection temperature time

图5 三触点和双触点微电子元件剪切速率与内芯纤维取向

Fig.5 Stripe and double contact microelectronic components shear rate and core fiber orientation

图6 三触点和双触点微电子元件平均体积收缩率与翘曲变形

Fig.6 Stripe and double contact microelectronic components average volume shrinkage and warping deformation

参考文献 8

1	安紫娟，何继敏，王国俨，等.注射压缩模具及注射压缩成型技术研究进展［J］.现代塑料加工应用，2019，31（6）：60⁃63.
	AN Z J， HE J M， WANG G Y，et al. Research progress on injection compression molds and injection compression molding technology ［J］. Modern Plastics Processing and Applications，2019，31（6）：60⁃63.
2	郭斌，韩军慧，齐贵亮，等.聚碳酸酯的注塑成型工艺及特性研究［J］.广东化工，2019，46（7）：150⁃151.
	GUO B， HAN J H， QI G L，et al. Study on injection molding process and properties of polycarbonate［J］. Guangdong Chemical Industry，2019，46（7）：150⁃151.
3	Chen J C， Guo G， Wang W N. Artificial neural network-based online defect detection system with in-mold temperature and pressure sensors for high precision injection molding［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2020， 110： 2 023⁃2 033.
4	肖中鹏，麦堪成，曹民，等.磷酸二氢钾盐对热致液晶聚合物的合成与性能影响研究［J］.塑料工业，2013，41（6）：17⁃20.
	XIAO Z P， MAI K C， CAO M，et al. Influence of potassium dihydrogen phosphate on synthesis and properties of thermotropic liquid crystalline polymers ［J］. China Plastics Industry，2013，41（6）：17⁃20.
5	李闻达，肖中鹏，罗德斌，等.全芳族液晶聚合物的合成与性能研究［J］.塑料工业，2015，43（9）：28⁃32+60.
	LI W D， XIAO Z P， LUO D B，et al. Synthesis and characterization of liquid crystalline polymer ［J］. China Plastics Industry，2015，43（9）：28⁃32+60.
6	罗延龄.液晶高分子材料的研究与开发进展［J］.工程塑料应用，1998（9）：26⁃29.
	LUO Y L.Advance in research and development of liquid crystalline polymers［J］. Engineering Plastics Application，1998（9）：26⁃29.
7	Yang Y， Wang M. Using Moldflow to optimize the pouring system of bucket injection mould［C］//IOP Conference Series： Materials Science and Engineering. IOP Publishing， 2018， 394（3）： 032065.
8	杨小勇，孟祥旭，曹新鑫，等.基于Moldflow的无人机上壳注塑成型优化分析［J］.塑料，2023，52（2）：156⁃160.
	YANG X Y， MENG X X， CAO X X，et al. Optimization analysis of injection molding of UAV upper shell based on Moldflow ［J］. Plastics，2023，52（2）：156⁃160.

[1]	尹大帅, 赵永强, 黑刚刚, 李志斌. 基于响应面法的螺杆转子注射成型工艺研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 90-97.
[2]	姜曙, 王阳, 翟孟雷, 李庆涛, 黄明, 刘春太. 连续碳纤增强B柱加强板结构设计与铺覆仿真[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 73-78.
[3]	赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 姚吉尔. 环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品翘曲变形的影响因素分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 59-66.
[4]	周磊, 张礼华, 陈景铭, 毛旭, 陈曙光, 邱建成. 可降解塑料片材机头流道的流场分析及设计优化[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 90-95.
[5]	高海亮, 胡程, 周宇强, 刘欣, 程建明, 宋桂珍. 3D打印零件的尺寸精度及控制[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 79-85.
[6]	胡学川, 方佳豪, 李又兵, 周建军, 李力, 张继祥, 邓亚均, 刘园. 某汽车高光格栅注塑缺陷分析与成型优化[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 70-73.
[7]	黄雪梅, 柳和生, 黄兴元, 余忠, 江诗雨. U型件的气体辅助挤出成型工艺的数值模拟与实验研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 93-103.
[8]	王阳, 程礼盛, 谭晶, 杨卫民, 王瑞雪, 张政和. 填料对聚醚醚酮注射成型影响模流分析[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 68-74.
[9]	张响, 闫振昊, 孔小亚, 朱建晓, 关国涛, 赵娜, 李倩. 盘式螺杆微注塑机动盘结构优化研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 147-156.
[10]	张学敏, 黄浩瀚, 李厚补, 齐国权, 赵元超, 丁晗, 高雄, 杨文辉. 聚酯纤维增强热塑性塑料复合管扣压接头密封性能研究与结构优化[J]. 中国塑料, 2022, 36(10): 90-97.
[11]	钟罗浩, 匡唐清, 赖家美, 柳和生, 赖德炜. 成型工艺对短玻璃纤维增强聚丙烯注塑管件的壁厚分布及玻璃纤维取向的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(5): 11-16.
[12]	于盛睿, 邹佳勇, 骆杰, 曾义和, 刘广, 凌妍, 王云明, 韩文, 周华民. 非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺的翘曲变形[J]. 中国塑料, 2021, 35(12): 63-69.
[13]	薛茂远, 梅益, 罗宁康, 唐芳艳, 肖展开. 基于模糊集的车用升降器开关面板注射成型保压曲线优化研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 76-82.
[14]	杨鸿. 基于 Moldflow 的无人机上盖模流优化分析与模具设计[J]. 中国塑料, 2020, 34(6): 92-99.
[15]	宋果, 马玉录, 谢林生, 朱惠豪. 基于VOF模型的层叠器流动过程分析及流道结构优化[J]. 中国塑料, 2020, 34(5): 63-67.

微电子元件注塑封装模流仿真工艺优化研究

Optimization of simulation process for injection molding packaging of microelectronic component

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 8

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价