Vespel Polyimid PI Düsenspitzenisolator

Polyimid (PI)-Düsen, oft aus Materialien wie Vespel® SP-1 hergestellt, dienen als leistungsstarke, hitzebeständige Komponenten, insbesondere als Isolatoren in Heißkanal-Spritzgusssystemen. Sie verhindern ein vorzeitiges Abkühlen geschmolzener Kunststoffe, vereinfachen Farbwechsel und bieten eine hohe Festigkeit für spezielle Industrieanwendungen.

Zu den wichtigsten Aspekten von Polyimiddüsen gehören:

Anwendungen: Hauptsächlich als Düsenspitzenisolatoren beim Spritzgießen (z. B. PET-Vorformlinge) und in speziellen verschleißfesten Hochtemperatur-Szenarien verwendet.

Leistungsmerkmale: Polyimid bietet hervorragende thermische Stabilität (bis hin zu kontinuierlicher und intermittierender Stabilität), hohe mechanische Festigkeit und geringe Reibung.

Luft- und Raumfahrtanwendungen: Spezielle Polyimid-Verbundwerkstoffe werden in Abgasdüsenstrukturen von Flugzeugen verwendet.

Düsentypen: Während einige „Polydüsen“ im Kontext des 3D-Drucks erwähnt werden (z. B. PolyPrinter), sind sie in der Regel für die Extrusion gedacht und nicht für Hochtemperatur-PI-Kunststoffdüsen

Für die spezielle additive Fertigung können polyimidhaltige Materialien verwendet werden. Bei verschleißfesten Hochtemperaturanwendungen, beispielsweise im Bergbau oder in Gassystemen, werden häufig individuell gefertigte Düsen aus Polyimid oder Polyurethan eingesetzt

Polyimid (PI)-Spritzgussdüsen für die Halbleiterverpackung: Eine Lösung für hohe Leistung und hohe Ausbeute

Bei Halbleiterverpackungs- und LED-Chip-Herstellungsprozessen sind Hochtemperatur-Kunststoffaufnahmewerkzeuge – allgemein als Düsen bezeichnet – wichtige Verbrauchsmaterialien in Halbleiter- und LED-Verpackungsgeräten, wie z. B. Die-Bondern. Sie nutzen die Vakuumsaugung, um winzige, präzise elektronische Bauteile präzise aufzunehmen, zu transportieren und zu platzieren. Herkömmliche Wolframkarbiddüsen sind zwar langlebig, ihre hohe Härte kann jedoch leicht zu Vertiefungen auf der Chipoberfläche führen, die zu Bauteilschäden oder Leistungseinbußen führen.

I. Vorteile und Anwendungen von Polyimid (PI)-Materialien in spritzgegossenen Düsen für Hochtemperatur-Halbleiterverpackungen

Während des Halbleiter-Packaging-Prozesses müssen Pick-and-Place-Werkzeuge kontinuierlich in Hochtemperaturphasen wie dem Reflow-Löten und Die-Bonden arbeiten. Polyimid (PI) verhindert mit seiner hohen Glasübergangstemperatur (bis zu 300 °C oder höher) und seinem breiten langfristigen Betriebstemperaturbereich wirksam Aufnahmefehler durch thermische Verformung und gewährleistet so eine hervorragende Dimensionsstabilität auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen.

Darüber hinaus verfügt PI über mechanische Eigenschaften, die zwischen denen von Metallen und herkömmlichen Kunststoffen liegen und eine ausreichende strukturelle Festigkeit bieten und gleichzeitig Späne durch mäßige Flexibilität wirksam schützen. Praktische Tests haben gezeigt, dass die Einkerbungsrate auf ultradünnen Chips mit PI-Spitzen im Vergleich zu Metallspitzen deutlich geringer ist, was zu einer Verbesserung der Packungsausbeute beiträgt. Darüber hinaus kann der Oberflächenwiderstand von PI-Materialien durch die Zugabe leitfähiger Füllstoffe flexibel angepasst werden, wodurch eine Chipverunreinigung durch elektrostatische Anziehung von Partikeln verhindert wird.

II. Während des PI-Spritzgussverfahrens werden mehrere Techniken eingesetzt, um Herausforderungen wie hohe Temperaturen, hohe Viskosität und die Tendenz zur Erzeugung innerer Spannungen zu bewältigen.

Da beim Spritzgießen von PI Temperaturen von mehr als 340 °C erforderlich sind, bestehen die Formen typischerweise aus einer Titanlegierung und sind mit Hochtemperatur-Heißkanalsystemen ausgestattet. Durch die Optimierung der Angusskonizität und des Polierens kann die Fülleffizienz erheblich verbessert werden. Um die Probleme der hohen Schmelzviskosität und der Schwierigkeit beim Füllen feiner Strukturen anzugehen, werden Spritzgießmaschinen mit Schnecken mit hohem Aspektverhältnis zur Verbesserung der Plastifizierung eingesetzt und ein stufenweiser Einspritzvorgang eingesetzt: Zuerst wird mit niedriger Geschwindigkeit gefüllt, um Spritzer zu verhindern, gefolgt von einem Halten mit hohem Druck, um Einfallstellen zu vermeiden. Darüber hinaus ist es aufgrund der erheblichen Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen PI und Formstahl wahrscheinlich, dass beim Abkühlen innere Spannungen und Verformungen auftreten. Daher muss in der Form eine mehrstufige Temperaturregelung zur schrittweisen Abkühlung implementiert werden, und nach dem Spritzgießen sollte ein Glühprozess hinzugefügt werden, um den Großteil der inneren Spannungen abzubauen und so die Dimensionsstabilität des Endprodukts sicherzustellen.

III. Spritzgegossene PI-Düsen bieten überlegene Leistung und effiziente Produktion

Präzisionspolierte Formen mit hoher Härte erzeugen eine natürlich glatte Oberfläche mit extrem geringer Rauheit, wodurch die Partikelanhaftung und Reibung beim Spankontakt deutlich reduziert werden. Durch den einteiligen Spritzgussprozess entfallen Nachbearbeitungen wie Schneiden und Schleifen, wodurch die Entstehung von Bearbeitungsrückständen und Graten vollständig vermieden wird. Darüber hinaus ermöglicht das Spritzgussverfahren die flexible Umsetzung spezieller Spitzengeometrien, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, beispielsweise für Chips und LED-Wafer. Im Vergleich zu maschinell bearbeiteten Metallspitzen wird der Produktionszyklus für spritzgegossene PI-Spitzen um 50 % verkürzt, was sie ideal für die effiziente Fertigung großer Stückzahlen macht.