IC引線框架產(chǎn)品簡介及其模具設(shè)計和制造

張朝紅

摘 要：近年來，隨著我國信息技術(shù)的大力發(fā)展，信息技術(shù)行業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步，IC引線框架作為集成電路內(nèi)部重要的零件，起著連接外部導(dǎo)線的橋梁作用。引線框架是連接集成電路內(nèi)部芯片和外部導(dǎo)線的一個重要器件，其是獨立存在于整個電子產(chǎn)品中的元件，起著橋梁作用的同時又兼具支撐整個產(chǎn)品的功能。集成電路的引線框架來說，一般引線腳越多，引線腳間距就會隨之縮小，對制造框架的模具的要求就會越嚴格，生產(chǎn)廠家設(shè)計與制造引線框架模具的難度也會相應(yīng)提升。該文主要介紹了相關(guān)的IC引線框架產(chǎn)品，詳細闡述了模具的設(shè)計及制作流程，并針對工廠制造中容易出現(xiàn)失誤的地方提出有效、可行的解決方案，供同行參考。

關(guān)鍵詞：引線框架 模具設(shè)計 制造工藝

中圖分類號：TG76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0028-02

目前市場上大部分半導(dǎo)體都引用了這種引線框架。如今，隨著半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品中應(yīng)用越來越廣泛，引線框架產(chǎn)品的制造也正在作為一個新興行業(yè)不斷崛起。該文主要介紹了關(guān)于集成電路模具的設(shè)計與制造過程，目的是為了促進我國電子產(chǎn)品行業(yè)更快、更好地發(fā)展。

1 引線框架產(chǎn)品簡介

集成電路的引線框架是由合金材料制成的金屬薄板，在電子產(chǎn)品尤其是半導(dǎo)體的集成塊里充當引線，起著連接外部設(shè)備與內(nèi)部零件作用。近年來，隨著我國信息技術(shù)的高速發(fā)展，對半導(dǎo)體的存儲量、精度等的要求越來越高，市場上也應(yīng)運而生多種引線框架產(chǎn)品，旨在適應(yīng)信息時代高速發(fā)展的需要。對于集成電路的引線框架來說，一般引線腳越多，引線腳間距就會隨之縮小，對制造框架的模具的要求就會越嚴格，生產(chǎn)廠家設(shè)計與制造引線框架模具的難度也會相應(yīng)提升。就目前來說，市場上的較為復(fù)雜的引線框架形狀大多呈蟹腳狀，由于線腳很多，操作難度較大，目前采用較多的是高速壓力機沖模完成模具指導(dǎo)，制造成本還是比較高的。在引線框架產(chǎn)品的生產(chǎn)中，最主要的步驟是對模具進行設(shè)計制造，模具設(shè)計需要結(jié)合產(chǎn)品用途綜合考慮多方面的因素，但包含以下幾方面的設(shè)計與制造原則。引線框架的內(nèi)腳前端要求很高的平坦度，平坦度的要求是根據(jù)產(chǎn)品需求定的，要求內(nèi)腳前端的平坦區(qū)域大于金線直徑三倍以上，框架模具制造可以利用壓印加工的形式達到平坦度的要求。引線框架的焊墊上要焊上晶片，晶片的作用是用于傳輸數(shù)據(jù)，是引線框架橋梁作用的重要體現(xiàn)，對模具進行設(shè)計時要充分考慮平坦度、晶片與支撐棒的相對高度以及自身傾角等相關(guān)參數(shù)，一般也要求采用壓印加工?？蚣芤€腳的間距要求均勻，間隙不均勻很可能是壓印的深度過深造成的，間隙不均必然影響框架的精度，從而影響產(chǎn)品的性能，為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)計者需要對壓印深度進行精確計算。另外，還需要在后續(xù)的制造工藝中增加校正工序來調(diào)整線腳間隙，使線腳間隙均勻。

2 IC引線框架產(chǎn)品模具的設(shè)計

2.1 排樣圖設(shè)計和模具設(shè)計注意事項

集成電路的引線框架在車間投入生產(chǎn)之前，需要進行排樣圖設(shè)計與模具設(shè)計，兩者的設(shè)計工作均需要設(shè)計者根據(jù)的產(chǎn)品的需要進行嚴格的計算與測量，排樣圖設(shè)計主要是針對引線框架的外形，外形設(shè)計需要做到整體結(jié)構(gòu)合理，便于裝配。一般來說，排樣圖設(shè)計與模具設(shè)計需要遵循以下幾個原則，保持模具的整體平衡，引線框架是作為一個零件在半導(dǎo)體中使用的，產(chǎn)品完成后還需要與產(chǎn)品進行裝配，要求模具整體保持一定的穩(wěn)定性，模具的壓力中心位置對穩(wěn)定性有一定影響，一般要求壓力中心與所用的壓力機中心保持一致，方便壓力機工作。相同形狀的拼塊放在一起沖壓，由于模具是用拼塊拼接而成的，工廠生產(chǎn)中需要大批量進行生產(chǎn)，可以把相同形狀的拼塊放在一起壓印，一來使得拼塊受力均勻，精度誤差不會太大，二來對提高壓力機的工作效率也有一定的積極作用。沖切加工順序要適當，在模具的加工中，需要對模具進行多次沖切工作，沖切順序直接影響了模具的精度，順序不當很可能導(dǎo)致模具被扭曲，因此要引起高度重視，一般來說，沖切順序按照內(nèi)腳再沖外腳，由里及外進行，短導(dǎo)腳和右導(dǎo)腳的順序不做具體要求，但兩者要分開進行沖切。防止模具扭曲，在模具的設(shè)計制造過程中，造成模具扭曲的因素有很多，比如材料承受壓力的能力、沖壓力的強度、壓料板的壓料力等，為了防止模具的在制造中變形扭曲，除了需要選取合適的制造材料外（通常選用合金材料），還需要對沖壓力的強度，壓料力進行嚴格控制。另外，良好的檢測裝置與合適校正工序也是防止模具變形的重要手段，檢測裝置是為校正工序服務(wù)的，一旦檢測出模具變形，就可以采取適當?shù)墓ば蜻M行校正，保證模具的精度與質(zhì)量。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對集成電路的引線框架產(chǎn)品進行制造的整個工藝中，關(guān)鍵是框架模具的設(shè)計與制造，由于引線框架產(chǎn)品用在電子產(chǎn)品的內(nèi)部，起著連接內(nèi)外零件、傳輸信息的重要作用，要求框架的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理，能夠與產(chǎn)品無縫焊接。引線框架具備一定的強度，電子產(chǎn)品一般要求一定的抗擊打能力，即具備一定的強度，引線框架作為其重要的零件，對強度也有較高的要求，當然，不同的產(chǎn)品對強度的要求不盡相同。產(chǎn)品的強度與選用的材料密切相關(guān)，目前市場上的引線框架產(chǎn)品一般用合金作為生產(chǎn)材料。在進行框架產(chǎn)品模具的設(shè)計時，產(chǎn)品的使用期限，裝配、維修等也是設(shè)計者重要的考慮因素。當然，引線框架的精度要求是最重要的考慮因素，目前要求硬質(zhì)合金級進模具的制造公差在±0.0005mm左右，由此看出其精密程度之高。另外，在想完成高精度的模具的制造，需要輔以專業(yè)的制造設(shè)備和工裝夾具，目前采用較多的制造設(shè)備是四坐標慢走絲機床，其主要是用于框架模具的四坐標型腔孔切割，在高速沖壓的工作條件下，四坐標慢走絲機床也能為型腔孔切割提供穩(wěn)定的工作條件，為模具的高精度要求提供保障。

2.3 硬質(zhì)合金材料零件的制造

對于引線框架模具的制造來說，硬質(zhì)合金零件的制造是模具制造的重要的制作工序之一，其直接影響了引線框架產(chǎn)品的精度。相對來說，硬質(zhì)合金零件的加工還是比較復(fù)雜的，其每一道工序都有嚴格的操作要求，一旦某道工序出現(xiàn)失誤，將直接導(dǎo)致零件作廢。而且，零件的生產(chǎn)都是批量生產(chǎn)，某道工序的失誤將直接導(dǎo)致大批零件不符合對應(yīng)框架產(chǎn)品的要求，從而給生產(chǎn)廠家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。因此。要求生產(chǎn)廠家在進行硬質(zhì)合金零件的生產(chǎn)時，要對每一道生產(chǎn)工序進行嚴格的檢查，確保零件精度達到相關(guān)標準。一般來說，硬質(zhì)合金零件的制造主要分為粗加工和精加工兩道工序，粗加工主要是讓零件成型，精加工則是根據(jù)零件的不同精度要求進行打磨。打磨所采用的工具是砂輪，不同的模具對砂輪的尺寸要求不同，需要根據(jù)產(chǎn)品的實際情況來確定尺寸。另外，在用不同的砂輪進行零件的打磨時，要嚴格控制砂輪的進給量，要防止零件表面產(chǎn)生裂紋，影響零件的質(zhì)量。另外，硬質(zhì)合金零件的制造還與機床設(shè)備的選擇、生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度等因素密切相關(guān)，需要生產(chǎn)廠家對這些影響因素進行嚴格控制。

3 凹模、凸模設(shè)計及加工工藝流程

3.1 凹模設(shè)計

對于集成電路的引線框架產(chǎn)品來說，主要包括凸模、凹模以及卸料鑲件等零件的制造，其中凹模的設(shè)計制造是最重要的工序，其直接決定了引線框架產(chǎn)品的精度。因此，設(shè)計者在進行凹模的設(shè)計時一定要綜合考慮多方面的因素，確保引線框架的精度滿足產(chǎn)品的要求。就目前來說，引線框架產(chǎn)品的材料大多是鎢鈷類硬材料，其能夠最大程度滿足引線框架的強度以及精度要求，但成本較高，目前還沒有找到更好的材料進行替換。一般來說，凹模是由多個拼塊拼接而成的，制造工藝也比較復(fù)雜，當然，為了節(jié)省拼接工序同時為了盡可能減少精度誤差，拼塊的數(shù)量在滿足產(chǎn)品要求的條件下越少越好，這需要設(shè)計者進行精確的計算。用高壓進行模具沖制時能夠保證模具具備一定的強度，增加引線框架的使用壽命，但容易產(chǎn)生毛刺，毛刺影響了產(chǎn)品的外觀以及精度，在生產(chǎn)中要盡量避免。

3.2 凸模設(shè)計

凸模的設(shè)計制造也是引線框架產(chǎn)品的重要工序，制造材料大多使用合金，目前使用最多的也是選用鎢鈷類硬質(zhì)合金。凸模的精度要求也比較高，通常要求達到1μm，同時，凸模表面的粗糙程度要盡可能小，跟凹模一樣，要盡量避免沖壓毛刺的產(chǎn)生。另外，凸模的固定部分要與凸模拼塊有一定的間隙，便于凸模導(dǎo)入卸料板內(nèi)，同時，便于引線框架產(chǎn)品的裝配和維修。

3.3 凹模制造工藝流程

凹模的制造工藝相對較復(fù)雜，一般需要六個基本步驟來完成其制造，具體包括平面磨（粗磨）、穿孔、平面精磨、四坐標割型腔、平面磨（精磨）以及電脈沖。平面磨（粗磨），先從側(cè)面開始加工，待凹模的兩平面到位加工成型后，在以其為基準加工側(cè)面到位，最后加工總長到位。穿孔，穿孔的目的是為了利用零件進行后期裝配，孔的尺寸要嚴格按照設(shè)計圖紙進行，不允許出現(xiàn)誤差，穿孔時要先標出原點，再以原點為基準，利用電極管進行穿孔工作，分為螺紋孔和型腔孔，兩者使用的電極管尺寸有差異。平面磨（精磨），穿孔完成后，需要對磨具平面進行第一次精磨，所用的精磨工具是特制的砂輪，要保證磨具的六面互成直角。四坐標精割型腔，首先需要用到鉗口式夾具裝夾來校正磨具的平面度與直線度，接著需要利用3D探頭來確定原點坐標，最后根據(jù)設(shè)計圖紙尺寸進行型腔孔精割。平面磨（精磨），型腔孔精割完成后，需要以其為基準進行第二次精磨，用到的工具同樣是砂輪。電脈沖，電脈沖主要是用于螺紋孔的螺紋加工，螺紋的的粗細、數(shù)量要嚴格按照設(shè)計圖紙進行，方面后續(xù)的裝配工序。最后完成產(chǎn)品的裝配工作即可。另外，凸模的加工工藝與凹模類似，該文不做進一步介紹。

4 結(jié)語

綜上所述，集成電路的引線引線框架是電子產(chǎn)品尤其是半導(dǎo)體的重要零件之一，其起著連接產(chǎn)品內(nèi)外零件的作用。引線框架的制造主要包括凹模、凸模、卸料鑲件等零件的制造，各個零件制造的工藝流程都較為復(fù)雜，而且各個工序的精度要求都比較高，對生產(chǎn)廠家來說是一個不小的挑戰(zhàn)。因此，需要生產(chǎn)廠家引進高精度的生產(chǎn)設(shè)備，同時不斷改進生產(chǎn)工藝，在保證引線框架產(chǎn)品質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)效率。

參考文獻

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