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熱壓模機(jī)是封裝后工序中的主要設(shè)備之一，其作用是通過專用模具將已安裝固定好的芯片密封在基板上，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)芯片和增強(qiáng)芯片電熱性能的目的。熱壓模機(jī)主要由3部分組成：合模機(jī)構(gòu)、注射機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)。其中，合模機(jī)構(gòu)是保證成型模具可靠地鎖緊和實(shí)現(xiàn)開閉動(dòng)作及頂出制品的關(guān)鍵部件，其工作性能的好壞將直接影響到芯片密封的質(zhì)量。
在分析了熱壓模機(jī)合模機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用有限元分析對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行了分析，綜合實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算的結(jié)果，設(shè)計(jì)了達(dá)到要求的合模機(jī)構(gòu)。
合模機(jī)構(gòu)最主要的功能是實(shí)現(xiàn)力的放大，主要有兩種類型：液壓式和電動(dòng)式。電動(dòng)式機(jī)構(gòu)相比液壓驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)環(huán)保：不會(huì)產(chǎn)生漏油及其造成的環(huán)境污染；(2)高效：反應(yīng)迅速，縮短工作周期；(3)易維護(hù)：不存在液壓系統(tǒng)的維護(hù)和冷卻的問題；(4)高品質(zhì)：精度較高，穩(wěn)定性好。由于熱壓模機(jī)通常工作在潔凈度較高的環(huán)境中，同時(shí)考慮到要滿足生產(chǎn)自動(dòng)化和產(chǎn)品批量化的要求，因此其合模裝置采用滾珠茲杠傳動(dòng)式雙曲肘機(jī)構(gòu)是較為理想的。
這里對(duì)關(guān)鍵部件—動(dòng)板進(jìn)行建模分析。由于在ANSYS中直接進(jìn)行實(shí)體建模比較復(fù)雜，故采用在Pro/E環(huán)境中進(jìn)行三維實(shí)體建模，通過ANSYS的connection for Pro/E接口將模型傳輸?shù)紸NSYS中進(jìn)行分析。在傳輸前，要將Pro/E和ANSYS的工作目錄設(shè)置成同一個(gè)，并在里而建立一個(gè)Pro/E的config.pro文件，配置其中有關(guān)ANSYS的選項(xiàng)，這樣Pro/E的模型就能順利導(dǎo)入ANSYS中，且不需要修補(bǔ)。同時(shí)注意ANSYS中沒有單位，因此為統(tǒng)一建模和分析過程中的單位，確保分析結(jié)果易懂、不失真，應(yīng)在Pro/E的“編輯-設(shè)置-單位”中設(shè)置或新建模型單位，建議全部采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位制，即長(zhǎng)度為嘰力為N時(shí)間為、由此在ANSYS中導(dǎo)出的壓力壓強(qiáng)單位為N。
動(dòng)板：45號(hào)鑄鋼，其彈性模量E=202GP，泊松比0. 30。
單元類型為具有20個(gè)節(jié)點(diǎn)的三維實(shí)體單元Solid9}采用manual global網(wǎng)格劃分，節(jié)點(diǎn)數(shù)為57 24$單元數(shù)為37 5650
在合模過程中，曲肘通過鉸耳孔帶動(dòng)動(dòng)板運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)限定鉸耳孔的全部自由度。
設(shè)計(jì)要求合模力為800kg合模時(shí)作用于模具上的合模力通過肘桿傳遞到尾、底板及4根導(dǎo)柱上。合模力作為均布載荷作用于尾板的模具安裝處，即可在動(dòng)板的凸臺(tái)上施加此均布載荷。其反作用力由動(dòng)板經(jīng)處于合模機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置的肘桿，傳遞到動(dòng)板和底板之間的曲肘鉸鏈座孔上，即將合模力的反作用力作為均布載荷作用于主要受力的曲肘鉸鏈座孔。
在合模過程中，動(dòng)板產(chǎn)生的最大應(yīng)力值為358MP。鑄鋼的為600MPa，與其比較，具有一定的安全系數(shù)，其強(qiáng)度儲(chǔ)備是足夠的。應(yīng)力集中發(fā)生在鉸耳處，曲肘鉸鏈軸孔耳部的應(yīng)力較大，4根導(dǎo)柱的應(yīng)力分布較均勻，這與實(shí)際情況相符。由應(yīng)力圖看出，在設(shè)計(jì)中要注意鉸耳孔的改進(jìn)，導(dǎo)柱和曲肘鉸鏈的材料、熱處理、加工等須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
動(dòng)板的最大位移為0.04mm，主要發(fā)生在鉸耳，從熱壓模機(jī)的工況分析，此位移是允許的。
由于曲肘機(jī)構(gòu)的力放大效果只與結(jié)構(gòu)的幾何尺寸有關(guān)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過對(duì)比分析合模機(jī)構(gòu)的幾種類型，確定了熱壓模機(jī)合模機(jī)構(gòu)的具體構(gòu)造、材料、尺寸等，并對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行了有限元分析，與傳統(tǒng)靠經(jīng)驗(yàn)直覺的方法相比，大大提高了設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率，縮短了開發(fā)周期，為進(jìn)一步改進(jìn)整機(jī)的受力情況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
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