高精密二极管封装石墨模具规划原理

中心概述

二极管封装石墨模具（烧结/共烧石墨治具）服务于真空共烧、金属化烧结、陶瓷二极管封装工序，依托石墨耐高温、低热胀大、高纯低分出的材料特性，经过型腔结构、公役匹配、排胶通道、均热结构一体化规划，绑缚二极管陶瓷生坯与金属浆料在高温下的缩短形变，保证引脚方位、管体外形精度，一同防止产品污染、鼓包、粘模。

典型产品：玻璃钝化二极管、陶瓷贴片二极管、高压二极管陶瓷管壳等。

一、中心规划原理分项解析

1. 缩短补偿规划（最要害）

二极管陶瓷生坯在高温烧结会产生15%~22%的线缩短，金属浆料也伴随缩短。

模具型腔标准按缩短率反向扩展，不是制品标准；

不同批次陶瓷粉、烧结曲线缩短率有差异，规划预留微调余量；

型腔侧壁做细小拔模斜度，适配缩短，防止烧结后坯体卡死在模腔内。

政策：烧结冷却后，二极管管壳外形、引脚孔位抵达图纸精密公役。

2. 热变形匹配原理

石墨极低热胀大系数，高温下模具自身标准改变极小。

选用等静压高纯石墨，各向同性，减少模具单向翘曲；

模具板厚、加强筋布局做热平衡规划，防止升温/降温时模具自身弯曲；

整板多腔排布时，对称布腔，均衡受热，防止边缘腔位和中心腔位产品标准过错。

3. 均热与热场平衡规划

二极管封装对温度均匀性要求极高，温差会导致：缩短不一同、金属化层厚薄不均、虚焊、裂纹。

模具本体作为均热载体，合理规划型腔深度、壁厚，保证每个管位吸热速率一同；

大面积模具增设石墨导流槽、减重槽，统筹减重与均热，防止部分蓄热热门；

叠烧结构（多层模具）规划石墨隔片，隔离层间辐射热，上底层产品温差可控。

4. 排胶（脱脂）通道规划

生坯内部含有粘结剂，升温阶段需求分解排出，若气体无法逸出，二极管坯体鼓泡、分层、开裂。

型腔底部/侧壁开设纤细排气槽，槽宽严峻控制，不能让浆料溢出；

排气通道连通模具外框，让分解气体向炉腔缓慢开释；

排气槽标准不能过大，防止生坯边缘塌边变形。

5. 定位与限位规划（保证引脚同轴度、方位度）

二极管引脚孔、管体外形精度直接影响后续封装设备。

型腔设置精密定位凸台/定位销，固定生坯摆放方位，根绝装料偏移；

多腔模具共同基准，悉数型腔以同一个基准边加工，保证腔位之间方位度；

上下对模结构：上石墨压模配重，施加均匀微压，抑制生坯高温蠕变翘曲；压力巨细依托石墨压块自重控制，防止压碎脆性陶瓷坯体。

6. 防污染、防粘模规划

半导体二极管对杂质极端活络，金属杂质会构成漏电、器件失效。

模具选材约束高纯石墨，金属杂质含量极低，高温真空环境下放气少；


型腔外表精加工，低粗糙度，减少石墨粉屑附着；必要时可做抗氧化涂层（SiC 涂层），减少石墨掉粉，防止碳粉粘附在二极管金属化外表构成漏电；

型腔外表做不潮湿结构，熔融金属浆料不滋润石墨，烧结后产品轻松脱模。

7. 结构强度与寿数规划

模具重复饱尝高温 - 冷却循环热冲击。

转角方位做圆角过渡，防止应力会集，防止模具冷热循环开裂；

受力区域加厚，非受力区减重，平衡强度与分量；

分块式规划，部分型腔损坏可独自替换，不必整套作废，下降本钱。

二、无缺工艺合作逻辑

1. 装料：陶瓷生坯+金属引线放入石墨下模型腔，定位销限位；

2. 合模：盖上石墨上压块，施加均匀自重压力；

3. 入炉脱脂：升温，粘结剂气化，气体从模具排气槽排出；

4. 高温烧结：石墨模具均热，坯体按预设缩短率细密化成型；

5. 冷却出炉：模具随炉缓慢降温，热应力下降，取出二极管管壳。

三、石墨模具材料选型准则（支撑规划）

1. 高纯度：减少金属杂质，防止二极管漏电失效；

2. 等静压石墨：各向同性，热胀一同，精密加工可达微米级；

3. 细密适中：孔隙不能过高（掉粉），也不能完全细密（排气差）；

4. 可选SiC涂层：前进抗氧化、抗磨损，延伸模具使用寿数。

四、常见规划缺点对应的器件问题

缩短系数取值不准 →制品二极管外形超差、引脚错位

排气槽缺少→坯体鼓泡、分层

热场不均→产品翘曲、金属化层色差、漏电不良

转角尖角→模具重复热冲击开裂

外表粗糙 → 石墨粉粘产品，器件漏电

高精密二极管封装石墨模具，中心就是按陶瓷生坯烧结缩短率扩展型腔。依托高纯石墨低热胀大特性，分配均热结构、排气槽与定位压块，在真空炉内控制坯体缩短变形，保证二极管管壳和引脚精度，一同排掉粘结剂气体，防止鼓包、污染，一次性烧结成型精密二极管管壳。