集成電路元器件管腳成形方法及工藝分析

付小青，汪宗華

（銅陵文一三佳科技股份有限公司技術部，安徽銅陵 244000）

1 引言

在IC電路元器件生產過程中，其中一道工序是對封裝后的電路元件的外引腳（管腳）進行中筋切除，并與引線框架的連接部分分離，然后把管腳彎曲成規定的形狀，使電路元器件管腳符合在線路板上貼裝或直插等裝配要求。在本道工序中，有可能會出現膠體破損、管腳從膠體中被拉出漏銅、管腳擦傷堆錫、管腳成形不良以及管腳成形的凸凹模容易破損等諸多問題。這些問題有些是前道工序的問題在本道工序中體現出來，有些是由于元器件本身的管腳形狀設計不合理，工藝性差導致的問題，還有些是模具設計不合理或相關零件材質選擇不當造成的。本文從集成電路元器件的管腳形狀設計開始，闡述有關管腳成形關鍵尺寸的意義、取值等，設計出工藝性良好的成形產品圖，并比較兩種成形方式（剛性成形和柔性夾彎成形）的優缺點，選擇合理的，兼顧成本和品質的成形方式。

2 元器件管腳成形圖的轉化

在設計集成電路元器件成形工序的模具時，客戶會事先提供一份該元器件的產品圖。但在多年的實踐中發現，客戶提供的產品圖來源多種多樣，有測繪其他公司或現有產品做出的產品圖，也有借鑒其他公司設計并修改部分尺寸和形狀而形成的產品圖，還有一些是客戶按自己的理解而設計出的產品圖紙。由于客戶自身設計水平良莠不齊和對產品認知不足，有相當一部分產品圖紙是不能直接用于實際生產設計使用的，需要模具設計廠家仔細分析，重新修改轉化才可使用。下面對圖1（修改前）和圖2（修改后）進行對比，詳細闡述如何設計一個可使用的，符合產品工藝性的圖紙。

一般情況下，客戶提供的是圖1所示的圖紙，產品的主要參數以圖表的形式表達出來。需要從如下幾個方面去檢查圖紙是否有問題和疏漏的地方：

圖1 修改前產品圖

圖2 修改后產品圖

（1）檢查產品圖的關鍵尺寸是否符合JEDEC 標準，因為通用電子元器件外形必須符合JEDEC標準才可以在市場上通用，對于不符合JEDEC標準的地方要和客戶溝通，是否有特殊性要求。

（2）很多客戶提供的產品圖往往是不完整的，缺少細節部分的描述以及相關尺寸，但這些尺寸又是模具設計中必不可少的。要根據客戶提供的塑封產品圖和引線框架圖把相關的尺寸補充進去。

（3）要對產品管腳的成形工藝性進行分析，客戶提供的圖紙中的管腳成形工藝有時會比較差，如果不做修改，產品很難成形或者良品率不高。這時就要按照工藝性要求對產品的管腳形狀進行重新設計，既要滿足關鍵尺寸要求，又要有良好的工藝性。

（4）對照技術協議補充一些必要的部分。

修改一：把原圖1 中的數據以尺寸公差的形式表示出來，并補充試圖和其他遺漏的尺寸（比如膠體的脫模斜度，上下膠體的厚度等）。

修改二：增加中筋切斷部分的視圖表示，電路元器件對中筋切斷部分的突出是有要求的，原圖紙對這個部分沒有描述，“修改二”增加這一部分的詳圖和尺寸規格。

修改三：元器件管腳在封裝工序后會有一道鍍錫工序，鍍錫以后的管腳尺寸會發生變化，這一部分要有詳圖來描述清楚，原圖紙中沒有這一項的描述。

修改四：增加沖切毛刺方向和大小，這是在元器件生產中必須控制的項目。

修改五：增加管腳成形形狀的詳細視圖，添加成形尺寸，如角度、成形圓角等尺寸。

3 元器件成形管腳的工藝性分析

一般情況下，客戶只會提供元器件的外形尺寸，以及管腳中與貼裝有關的尺寸，其他細節部分需要模具生產廠家按照對管腳成形工藝性的理解給出合理的尺寸。下面參照實際生產中的圖紙，對元器件管腳成形部分的尺寸進行解釋并進行工藝性分析。

3.1 元器件管腳成形尺寸設計原則

（1）設計管腳成形形狀時首先需要滿足元器件的貼裝要求（符合JEDEC標準）。

（2）設計管腳成形形狀時要考慮到相關模具成形零件的強度問題。

（3）設計管腳成形形狀時要考慮到管腳的成形方式，是采用剛性成形還是柔性夾彎成形，這兩種成形方式對管腳形狀的要求是有區別的。

（4）設計管腳成形形狀時要在成形的工藝性和產品品質之間取得平衡，兼顧兩方面的要求。

3.2 元器件管腳成形尺寸工藝性分析

如圖3 所示成形管腳詳細圖，一個標注齊全的詳圖包括膠體的外形尺寸，管腳的形狀尺寸，管腳的貼裝尺寸等。下面對這些尺寸逐一歸類分析：

圖3 成形管腳圖

（1）膠體的外形尺寸。包括尺寸②、③（膠體的長度尺寸）、尺寸④、⑥、⑦（上下膠體的厚度尺寸）以及尺寸⑨、⑩（膠體的圓角尺寸和脫模斜度尺寸）。這些尺寸是由封裝工序產生的，雖然不是本道工序所控制的尺寸，但是在產品圖中必須對其標注尺寸和公差，因為這些尺寸和成形工序所需要保證的尺寸是關聯的，如下膠體尺寸⑦，如果誤差不能控制在一個合理的范圍內，那么管腳的站高尺寸⑧就沒辦法控制。

（2）管腳的外形尺寸①，貼裝尺寸?，站高尺寸⑧，這3個尺寸是器件在電路板上的安裝尺寸，由本道成形工序所產生。其中尺寸?由“GUAGE PLANE”所限制形成的尺寸，它保證器件能可靠的焊接在電路板上，不出現虛焊等問題。一般情況下，管腳的貼裝尺寸?取值不小于3倍的條帶厚度尺寸⑤，以保證良好的成形工藝性。站高尺寸⑧是保證器件貼裝時管腳和電路板可靠的接觸，不至于下膠體和電路板接觸而導致焊接問題。每個產品對站高尺寸要求不同，一般取值在0.03mm～0.15mm。

（3）管腳成形圓角尺寸?、?，成形角度尺寸?、?，這4個尺寸很多時候客戶是不標注的，或不完全標注，但這是影響產品品質和模具壽命的關鍵尺寸，需要設計人員綜合考慮管腳成形的工藝性加以確定。雖然說成形圓角尺寸?、?能夠取值大一些，成形時對管腳的損傷就會小，成形質量也會更好，但是由于尺寸空間的限制，有的時候必須取比較小的值，但一般情況下不能小于尺寸③（料片厚度）的70%。對于成形角度尺寸?、?來說，也是同樣的道理，如果角度尺寸?取值太大，貼裝尺寸?就很難保證，所以一般情況下角度尺寸?取值在0°～8°左右。尺寸?取值越大，產品管腳在成形時擦錫現象就越少，對產品品質的控制越有利，但是隨著尺寸?的值增大，尺寸?就會越小，成形凹模的強度就會越差，有可能會發生成形凹模強度不足造成折斷的情況。所以尺寸?是在保證成形零件強度的情況下盡可能的取大值，一般不小于5°。

4 管腳成形方式的選擇

元器件的管腳成形有兩種方式，一種是剛性成形，另外一種是柔性夾彎成形，如圖4、圖5所示。

圖4 剛性成形

圖5 柔性夾彎成形

這兩種成形方式最主要的區別是：剛性成形時凸模的成形軌跡是一條直線，成形凸模在成形時會和產品的管腳產生相對位移；而柔性夾彎成形時凸模的軌跡是一條曲線，成形凸模在成形時和產品的管腳不會產生相對位移。這兩種成形方式的優缺點如下：

（1）剛性成形方式。

a.剛性成形方式結構簡單可靠，模具維護成本低。

b.模具成形工位緊湊，一次成形的產品數量多，生產效率高。

c.產品管腳的擦錫相對要厲害，比較容易產生堆錫現象。

d.管腳肩部有效支撐才能成形，在某些肩部不能設計支撐的情況下不能使用這種成形方式。

（2）柔性夾彎成形方式。

a.柔性夾彎成形方式結構復雜，模具制造、維護成本高。

b.因為結構復雜，模具成形工位需要分開布置，一次成形產品數量少，生產效率比剛性成形要低。

c.產品管腳的擦錫很少，成形品質好。

d.能夠適應各種成形形狀，在管腳肩部不能設計支撐的情況下依然能夠有效成形。

綜上所述，在能夠滿足產品生產要求的情況下，考慮到成本和效率因素，應該優先選用剛性成形工藝。只有在剛性成形不能滿足產品的品質要求或者剛性成形不能成形產品時，才選用柔性夾彎成形工藝。

5 結束語

集成電路元器件的管腳成形是器件生產中的關鍵工序，在實際生產中會遇到各種各樣的問題。如何設計一個合理的，工藝性良好的器件成形產品圖是其中的關鍵。本文結合實際生產中遇到的問題，從轉化客戶的產品圖開始，詳細分析了產品圖中各項關鍵尺寸的意義、取值，以及對產品采用何種成形方式等，有利于幫助讀者設計出符合實際生產要求的產品圖紙，從設計源頭開始盡力避免生產中可能出現的問題。