열경화성 플라스틱은 가열되면 고분자가 중합되기 시작한다. 가교제가 투입되면서 반응물의 작용기 주변에 화학적 가교결합과 그물 구조가 형성된다. 가교반응은 고분자의 분자 사슬을 공고히 하고 견고한 3차원 중합체를 형성한다.

PMC는 제품이나 금형을 온도 상승 환경에 노출시켜 경화과정을 가속화하고 가교반응을 촉진함으로써 중합체의 분자 사슬을 적절히 배열시키는 작업이다. 준금속을 가열해 인장강도, 휨강도, 변형온도 등 재료의 물리적 성질을 증진시키는 것과 유사하다고 할 수 있다.

새 버전 Moldex3D R14.0 중 PMC 모듈은 일반 경화공정을 지원할 뿐 아니라 내부경화(IMC) 단계에서도 응용 가능해, 사용자가 재료의 경화를 연구하고 제품의 물리적 강도를 확보하는 데 도움을 준다. 다음은 조작 절차에 관한 설명이다.

분석 진행 전, 재료에 반드시 입력되어야 할 정보는 열경화성 플라스틱 압력, 온도, 가교반응이 만든 체적변화(PVTC)와 점탄성 파라미터이다. 에폭시 수지의 경화수축은 IC 패키징의 분명한 영향 요소 중 하나이다. 제품의 열수축 및 경화 수축 행위는 P-V-T-C 방정식에 의해 결정되며, 점탄성 파라미터 역시 PMC와 IMC 공정에서의 필수 파라미터이다.

Step 1. Computation parameter를 열고, Stress 탭으로 이동, Analysis Type에서 Post Mold Cure를 선택한다.

Step 2. Stress boundary condition 설정을 선택하고 Edit을 선택한 뒤, Moldex3D Designer를 실행해 경계조건을 편집 할 수 있다.

Create a Displacement item을 선택하고 경계조건을 설정한 뒤, 를 선택해 설정을 완료한다

(팁: 아래 절차대로 기준점 설정 시, 시뮬레이션 분석의 변위값은 해당 기준점을 기준으로 한다. 교차점 3개를 선택하고 세 방향을 추가하여 첫 번째 점에 고정시킨다. X와 Z방향을 추가해 두 번째 점에 고정하고 Z방향을 추가해 마지막 점에 고정한다. )

Step 3.  PMC 계산 설정을 선택하고 초기온도, 시간 증가량, PMC 시간, 열전달 계수를 입력한다. 시간 증가량이란 반복주기 분석 횟수를 의미한다.

Step 4. Ambient temperature vs. Time 설정 페이지를 열고, PMC 공정에 따라 편집을 진행한다.

Step 5. 다단 출력설정을 선택하면 사용자는 직접 출력할 시간 보수를 결정할 수 있고, 특정시간의 점을 선택하여 분석결과를 출력할 수도 있다.

(Tip: Output Time should match “Time increment”)

Step 6. 점탄성 재료 특성을 고려한 응력분석을 선택하고 시간 온도 파라미터를 입력한다. 다음은 Moldex3D가 지원하는 WLF 방정식이다.

(팁: 사용자는 WLF 방정식 미리 설치를 선택하여 점탄성 계산 파라미터로 삼을 수 있다.)

Step 7. Generalized Maxwell Model Setting을 연다.

재료 성질에 따라 재료 파라미터를 입력하고 창의 도형을 확인한다.

Step 8. Curing Shift Factor를 연다.

재료 성질에 따라 재료 파라미터를 입력하고 창의 도형을 확인한다.

Step 9. Analysis sequence setting을 더블클릭하고  Stress분석을 실행한다.

(팁: 내부 경화분석 시 사용자가 먼저 충전분석을 실행한 후 응력분석을 실행하면, 내부 경화 분석은 충전 완료 상태를 지속할 수 있다. 또한 사용자는 PMC 분석을 진행하기 전, 먼저 충전분석과 경화분석을 실행해야 한다.)