關(guān)于集成電路沖切過程“中筋上帶”問題探討

劉紅波，王鋒博

(天水華天科技股份有限公司，甘肅 天水741000)

切筋工序包括切筋和成型兩部分。切筋就是使用金屬材質(zhì)的刀具，切除引線框架外引腳之間的堤壩（Bam Bar 本文中叫“中筋”）及與框架邊框相連接的部分；成型則是通過模具將引腳彎曲成特定形狀，以滿足產(chǎn)品的裝配需求。但是，在切筋成型實(shí)際生產(chǎn)過程中目前還存在著許多問題?！爸薪钌蠋А本褪侵T多問題中的一個(gè)嚴(yán)重質(zhì)量缺陷。切中筋過程中，由于引線框架材質(zhì)的差異、模具材料的差異、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異及備件加工工藝等因素的變化，導(dǎo)致切筋過程隨機(jī)性出現(xiàn)中筋上帶（Dam Bar Chip）問題(見圖1)。中筋上帶現(xiàn)象的出現(xiàn)，其位置不固定、無(wú)規(guī)律隨機(jī)出現(xiàn)，這給生產(chǎn)過程中的控制和預(yù)防帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。中筋上帶不僅是外觀上的質(zhì)量缺陷，同時(shí)它還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品引腳短路，影響產(chǎn)品電性能、安全、可靠性等。

另一方面由于切筋過程上帶的中筋廢料會(huì)掉落在模具或框架上，當(dāng)再次沖切時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品管腳墊傷、模具零件損壞等其它問題。

圖1 產(chǎn)品筋上帶圖片

1 切筋過程中筋上帶產(chǎn)生的原因

1.1 切筋凸、凹模配合間隙的影響

沖裁件的質(zhì)量主要是指端面質(zhì)量、尺寸精度和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角??；零件表面應(yīng)盡可能平整，尺寸公差應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍之內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)，模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素[1]。

實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)更換新模具零件后出現(xiàn)中筋上帶異常，這是因?yàn)楦鼡Q的新零件之間的配合間隙較小，在凸模沖切后上升的過程中會(huì)在凸模與沖切掉的中筋之間形成真空，隨著凸模的上升中筋被帶上來(lái)夾在產(chǎn)品管腳之間，形成中筋上帶。通過實(shí)際應(yīng)用表明，在更換零件時(shí)，將新舊零件搭配使用，可以消除或大大降低中筋上帶出現(xiàn)的幾率，這是因?yàn)榕f零件經(jīng)使用后存在磨損，所以切筋凸、凹模的配合間隙比較大不易形成真空，對(duì)中筋上帶有改善。

1.2 模具零件磁性及框架材質(zhì)的影響

通常加工模具零件時(shí)，將鐵材吸附在磨床上，然后進(jìn)行磨削加工。鐵材長(zhǎng)時(shí)間吸附磁鐵上，會(huì)使鐵材磁化，因此加工后模具零件自身存在一定的磁性，若將這些被磁化的零件在安裝到模具上前，未對(duì)其進(jìn)行充分的退磁處理，在沖切條帶中筋過程中，一方面由于模具零件上帶有磁性，另一方面由于目前所使用的銅材框架中含有磁性元素（Fe、Co、Ni），模具零件上磁性與引線框架上的磁性元素產(chǎn)生相互作用，切掉的引線框架中筋會(huì)吸附在模具零件上，吸附在模具零件上的廢屑隨著模具沖切后上升時(shí)會(huì)卡在引線框架被切削的位置，如圖2，出現(xiàn)加工產(chǎn)品中筋上帶問題。

圖2 切筋凸模吸附廢料圖

經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證經(jīng)過充分退磁后的零件，產(chǎn)品加工過程出現(xiàn)中筋上帶的概率比較低。

1.3 模具零件的精度影響

加工封裝IC 的切筋模具，屬于高精度模具，對(duì)模具精度要求很高。在加工高精度模具過程中，需要對(duì)模具零件各尺寸公差嚴(yán)格控制。若是零件加工過程對(duì)尺寸公差沒有嚴(yán)格控制，刀具剛開始導(dǎo)入生產(chǎn)時(shí)加工產(chǎn)品沒有質(zhì)量問題，但是隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，加工精度比較差的零件很快就會(huì)出現(xiàn)磨損，如圖3所示，就容易造成中筋上帶問題，而對(duì)于加工精度相對(duì)較高的模具，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其各部位不易被磨損，出現(xiàn)中筋上帶問題的幾率比較小。

圖3 卸料鑲件磨損圖片

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，確實(shí)也遇到過這樣的問題，結(jié)構(gòu)相同的不同供應(yīng)商的模具，其模具加工的精度不相同。精度較差的模具在實(shí)際使用中易出現(xiàn)磨損和中筋上帶問題，精度較高的模具不易出現(xiàn)磨損和中筋上帶問題。

1.4 切筋凹模卸料角度的影響

模具設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)模具時(shí)為了保證切筋凹模齒的強(qiáng)度，因此一般會(huì)將切筋凹模的卸料角度A設(shè)計(jì)的比較?。ㄒ妶D4所示），但是當(dāng)卸料角度偏小時(shí)，沖切后的廢料會(huì)卡在凹模中或被切筋凸模帶到框架上，造成中筋上帶。如果切筋凹模的卸料角度較大，就會(huì)影響凹模齒的強(qiáng)度，在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)凹模掉齒現(xiàn)象，因此我們必須經(jīng)過充分驗(yàn)證評(píng)估才能得出較合理凹模卸料角度。實(shí)際生產(chǎn)中我們將一副頻繁出現(xiàn)中筋上帶的模具經(jīng)過多次驗(yàn)證，將凹模的卸料角度由15°修改到了30°，最終徹底解決了這幅模具的中筋上帶問題。因此為了改善中筋上帶問題，在模具設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)?shù)膶寄５男读辖嵌仍O(shè)計(jì)大一些。

圖4 切筋凹模卸料角度示意圖

1.5 模具沖切力影響

隨著集成電路封裝技術(shù)發(fā)展，封裝所使用的引線框架逐漸由原來(lái)的單排框架逐步向多排框架發(fā)展。在設(shè)備速度一致的情況下，引線框架越寬，設(shè)備每沖切1 次的產(chǎn)品數(shù)量越多。這樣一方面提高了設(shè)備的產(chǎn)能和效率，但是另一方面每完成一次沖切模具的受力也會(huì)增大，因此這對(duì)于設(shè)備的要求也越來(lái)越高。為了不增加設(shè)備動(dòng)力配置成本，一般在設(shè)計(jì)模具時(shí)通常會(huì)使用高低切的方法，也就是切筋凸模在模具中有2 種或2 種以上高度。隨著模具的合模，切筋凸模逐次沖切管腳中筋，這樣即降低了設(shè)備的沖壓力要求，又實(shí)現(xiàn)了設(shè)備產(chǎn)能最大化；但是，對(duì)于切筋凸模使用高低切的模具一般加工的為多排框架的產(chǎn)品，如果模具的沖切力設(shè)計(jì)不夠，那么在生產(chǎn)過程中就會(huì)出現(xiàn)模具合模不到位現(xiàn)象。模具合模不到位就易出現(xiàn)刀具吃刀量太短，引起中筋上帶的問題。對(duì)于這類問題我們一般可以通過將凸模高度差設(shè)計(jì)在為引線框架厚度的1～1.5 倍之間，或通過增加高低切數(shù)量的方法來(lái)解決。

2 切筋過程中筋上帶問題改善建議

（1）對(duì)切筋模具零件在使用前，對(duì)凸、凹模配合間隙進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)（一般情況下，凸模與凹模的配合間隙為材料片厚度的7%～8%），保證安裝在模具上的零件配合間隙符合要求；盡量使用原廠加工的模具零件，可以保證模具零件加工精度；

（2）模具零件安裝前，再次進(jìn)行充分的退磁處理，避免更換的零件帶磁，造成使用過程加工產(chǎn)品異常；

（3）定期對(duì)模具進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，對(duì)磨損零件進(jìn)行更換。制定模具易磨損件控制辦法，按照控制辦法對(duì)模具零件使用壽命進(jìn)行控制，保證加工產(chǎn)品質(zhì)量；

（4）對(duì)切筋凹模卸料角度適當(dāng)?shù)姆糯?，適當(dāng)?shù)脑黾有读祥g隙，可以有效解決切筋模具加工產(chǎn)品中筋上帶的問題，但是切筋凹模的卸料角度越大，凹模的強(qiáng)度越弱，通常情況下切筋凹模的卸料角度為10°～30°之間。

[1]姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.