導(dǎo)語(yǔ)：輪式點(diǎn)鍍模具設(shè)計(jì)與制造解決方案一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及集成電路產(chǎn)能的擴(kuò)張，集成電路產(chǎn)業(yè)在近幾年獲得了空前的發(fā)展。在集成電路的生產(chǎn)中，引線框架是重要的輔助材料。為了保證引線框架的工作性能，必須對(duì)其特定區(qū)域進(jìn)行局部貴金屬點(diǎn)鍍［1］。根據(jù)點(diǎn)鍍區(qū)控制方法的不同，可將點(diǎn)鍍分為履帶式點(diǎn)鍍、壓板式點(diǎn)鍍及輪式點(diǎn)鍍?nèi)N類型。壓板式點(diǎn)鍍的模具制作簡(jiǎn)單，但鍍層厚度不均勻，在引線框架累積公差的影響下，長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)產(chǎn)生鍍區(qū)偏移。輪式點(diǎn)鍍具有效率高、鍍層厚度均勻等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)模具制作的要求高［2］。履帶式點(diǎn)鍍結(jié)合了壓板式點(diǎn)鍍和輪式點(diǎn)鍍的優(yōu)點(diǎn)，但是在設(shè)備制造上具有較高的技術(shù)難度，目前在國(guó)內(nèi)沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。在電鍍理論沒(méi)有革命性創(chuàng)新的情況下，目前的生產(chǎn)方式不會(huì)有太大的改變。本文對(duì)輪式點(diǎn)鍍模具的制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，解決了模具制造精度不高、鍍區(qū)尺寸控制不嚴(yán)密及背面滲漏貴金屬等問(wèn)題。這對(duì)降低輪式點(diǎn)鍍的生產(chǎn)成本及減少污染有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1高精度輪式點(diǎn)鍍模具加工方案

電鍍輪做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部放置陽(yáng)極噴頭，通過(guò)噴射貴金屬鍍液對(duì)待鍍材料帶進(jìn)行局部點(diǎn)鍍。待鍍材料帶以相同的線速度跟隨電鍍輪走料，其上有壓力可調(diào)的柔性掩模帶，以保證材料帶緊貼模具。電鍍輪制造中最為常見的問(wèn)題是電鍍輪的形位精度低、尺寸精度差?，F(xiàn)代高速生產(chǎn)中材料帶的速度為15m／min左右，換算到電鍍輪上大約為1～2r／s。此速度下電鍍輪的圓跳動(dòng)比較明顯，造成生產(chǎn)中材料帶顫抖并出現(xiàn)皺紋或卷帶，使得產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)進(jìn)度受到影響。另外，由于電鍍輪制造精度不高，為彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的鍍區(qū)誤差，必須對(duì)點(diǎn)鍍區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)大，以保證高質(zhì)量的鍍層能夠覆蓋實(shí)際需要的區(qū)域，這使得貴金屬鍍液的消耗增加。只要提高電鍍輪及模具的制造精度，就能提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還能減少貴金屬鍍液的消耗，從而減少污染。本文提出一個(gè)具有實(shí)際使用價(jià)值的高精度輪式點(diǎn)鍍模具加工方案：將現(xiàn)有的輪式點(diǎn)鍍模具的加工精度提高，最終提高點(diǎn)鍍產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

1．1獲得引線框架單元的準(zhǔn)確尺寸

引線框架的尺寸直接影響電鍍輪的尺寸設(shè)計(jì)。實(shí)際生產(chǎn)中，引線框架的尺寸會(huì)隨著模具訂單一同送達(dá)，但是僅憑這樣的數(shù)據(jù)是無(wú)法精確設(shè)計(jì)電鍍輪的。精確的電鍍輪設(shè)計(jì)尺寸來(lái)源應(yīng)該是生產(chǎn)中的引線框架材料帶。引線框架通常較薄、容易變形，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是通過(guò)卡尺對(duì)每個(gè)尺寸進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量。當(dāng)設(shè)計(jì)及制造對(duì)測(cè)量精度的要求較高時(shí)，這種測(cè)量方法的效率低，而且測(cè)量精度不足以保證精確設(shè)計(jì)［3］?，F(xiàn)采用如下方法進(jìn)行測(cè)量：使用分辨率為1μm的影像測(cè)量?jī)x對(duì)生產(chǎn)線使用的引線框架帶材進(jìn)行連續(xù)n個(gè)引線框架單元的長(zhǎng)度測(cè)量，獲得的長(zhǎng)度精確到微米級(jí)別，再除以n就是每個(gè)引線框架單元的長(zhǎng)度，以mm為單位，保留小數(shù)點(diǎn)后4位。圖1為引線框架帶材樣品。如圖1所示，每個(gè)單元的精確尺寸由連續(xù)材料帶上的多個(gè)單元測(cè)量得到，保證了數(shù)據(jù)在較大尺度之下的精確與穩(wěn)定，獲得的尺寸數(shù)據(jù)為L(zhǎng)。

1．2精確計(jì)算電鍍輪工作面的直徑

在一個(gè)電鍍輪的工作面周長(zhǎng)上安排的遮掩模具定為奇數(shù)N，這樣在長(zhǎng)期的旋轉(zhuǎn)中不容易導(dǎo)致周期性的震顫。很多電鍍輪生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于電鍍輪工作面直徑設(shè)計(jì)，通常是計(jì)算過(guò)程中沒(méi)有考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況，直接使用NL／π作為電鍍輪工作面的直徑。這個(gè)計(jì)算失誤在于獲得數(shù)據(jù)L的溫度是常溫，而電鍍輪工作環(huán)境溫度根據(jù)鍍液的不同大致在80～120℃，此時(shí)引線框架及電鍍輪的尺寸都會(huì)因溫度的升高而變大。電鍍輪的制造材料是聚醚醚酮，而引線框架的材料是銅基合金，這兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致工作條件下帶材和電鍍輪接觸面長(zhǎng)度出現(xiàn)差異，這在高精度制造中是不可忽略的［4］。由于定位誤差導(dǎo)致的帶材卷帶事件常有發(fā)生。為了避免帶材起皺或卷帶，應(yīng)加大定位容許誤差，但最終鍍區(qū)的尺寸精度下降。為解決在工作環(huán)境下帶材和電鍍輪的尺寸偏差，現(xiàn)提出如下的電鍍輪制造尺寸精確公式：DC＝NL（1＋αY（TG－TC））π（1＋αP（TG－TC））（1）式中：DC為常溫下的電鍍輪直徑；N為電鍍輪一周布下的硅膠模個(gè)數(shù)；L為單個(gè)引線框架的圓周方向長(zhǎng)度，來(lái)源于上一步的測(cè)量；αY為引線框架材料的熱膨脹系數(shù)；αP為電鍍輪材料的熱膨脹系數(shù)；TG為電鍍輪的工作溫度；TC為常溫。這個(gè)公式的作用在于保證引線框架材料帶與電鍍輪的工作面在工作溫度時(shí)的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度完全重合，從而保證了加工定位的準(zhǔn)確性。此計(jì)算結(jié)果與忽略溫度的計(jì)算結(jié)果相差0．3％左右，在高速旋轉(zhuǎn)下這樣的差異不可忽略。此計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后3位，單位為mm。

1．3電鍍輪的精確加工方法

在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常有這樣的情況：生產(chǎn)一段時(shí)間之后電鍍輪的圓度下降，帶料起皺或者被拉扯，生產(chǎn)質(zhì)量嚴(yán)重受到影響。這些問(wèn)題的根源來(lái)自電鍍輪制造時(shí)的粗疏。很多電鍍模具制造企業(yè)都用聚醚醚酮作為電鍍輪的制造材料，制造電鍍輪時(shí)直接把聚醚醚酮坯料裝夾在加工中心上進(jìn)行加工。而實(shí)際上，聚醚醚酮在強(qiáng)度上還是和金屬材料有一定的差距。在加工過(guò)程中直接對(duì)聚醚醚酮進(jìn)行裝夾加工而導(dǎo)致的整體細(xì)微變形，最后在生產(chǎn)中被逐漸放大，致使生產(chǎn)質(zhì)量下降。本文給出一種能夠保證電鍍輪長(zhǎng)時(shí)間工作而不變形的加工方法：首先，夾持坯料左側(cè)，加工出右面平面并同時(shí)鉆孔攻絲；然后，用45＃鋼制造一個(gè)圓盤，鉆上同樣的孔位置并攻絲，把坯料卸下并用螺釘緊固在鋼制圓盤之上；再次裝夾時(shí)夾緊鋼盤進(jìn)行加工，注意最后去掉初次裝夾時(shí)夾緊的坯料區(qū)域，保證遠(yuǎn)離電鍍輪最左端50mm以上即可。此方法利用一個(gè)鋼盤替代聚醚醚酮坯料進(jìn)行裝夾，避免了加工裝夾對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)力殘留，保證了電鍍輪產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間工作后形位精度不改變。電鍍輪加工精度在0．01mm以下即可，普通四軸加工中心的加工精度都能達(dá)到這個(gè)要求。電鍍輪最重要的工作面加工完畢之后不再裝夾，而是直接對(duì)遮掩模槽位進(jìn)行加工。應(yīng)注意，電鍍輪上的螺孔必須和最終生產(chǎn)設(shè)備上的驅(qū)動(dòng)裝置匹配，這樣就完全實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的動(dòng)平衡，在高速旋轉(zhuǎn)中不會(huì)出現(xiàn)太大的振動(dòng)。

1．4創(chuàng)新的遮掩模設(shè)計(jì)

實(shí)際上對(duì)點(diǎn)鍍區(qū)域進(jìn)行的位置控制，最終還是依靠柔性材料遮掩模實(shí)現(xiàn)，因此，遮掩模的設(shè)計(jì)直接影響點(diǎn)鍍區(qū)域的尺寸精度。目前多數(shù)點(diǎn)鍍模具制造企業(yè)制造的雙組分硅膠遮掩模都存在點(diǎn)鍍區(qū)域邊緣細(xì)微滲漏，導(dǎo)致產(chǎn)品鍍區(qū)邊緣模糊，甚至非鍍區(qū)的背面也有部分滲漏。為解決鍍區(qū)附近的貴金屬滲漏及模糊邊緣問(wèn)題，現(xiàn)提出如下遮掩模設(shè)計(jì)改進(jìn)方案：在遮掩模的工作開口部分增設(shè)一圈高0．10mm、寬0．12mm的刃口，并進(jìn)行倒圓處理。這樣在掩模帶的壓力下，刃口能夠完全封閉住貴金屬鍍液的滲漏，產(chǎn)生鮮明銳利的鍍區(qū)邊緣，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證鍍區(qū)尺寸精度。此遮掩模由雙組分硅膠制成，制造過(guò)程應(yīng)注意尺寸是否縮水。由于材料本身的特性，其能保持正常生產(chǎn)的效果為十個(gè)月左右，此后必須更換新的遮掩模。

1．5陶瓷定位釘?shù)倪x擇

陶瓷定位釘是電鍍模具特殊的專用零件，它直接影響引線框架帶材在電鍍輪上的相對(duì)位置。目前行業(yè)通常使用D1．50mm的陶瓷定位釘，而定位孔為1．60mm，如此大的空隙是為了容納設(shè)計(jì)與制造中的不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差。如果嚴(yán)格執(zhí)行之前的設(shè)計(jì)與制造流程，可以使用D1．56mm的陶瓷定位釘。這樣鍍區(qū)將會(huì)被嚴(yán)格定位限制，加上之前的遮掩模精確尺寸設(shè)計(jì)，就會(huì)有精度極高的鍍區(qū)邊緣尺寸控制。嚴(yán)格執(zhí)行以上五個(gè)步驟，能夠把鍍區(qū)尺寸精度控制在單邊偏差0．03mm之內(nèi)，而目前行業(yè)內(nèi)通常的精度為單邊偏差0．20mm，在精度上提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠更好控制產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。圖2為完成的輪式點(diǎn)鍍模具。圖2中可見白色定位釘。

2結(jié)語(yǔ)

本文主要的關(guān)注點(diǎn)在于解決生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題，提高點(diǎn)鍍模具產(chǎn)品的生產(chǎn)精度及質(zhì)量。只要注意各個(gè)細(xì)節(jié)，在尺寸設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工、遮掩模邊緣精度提高、帶材定位等方面都提出完全創(chuàng)新性的解決方案，是能夠提高電鍍輪整體制造精度的。這些解決方案都是緊貼工作環(huán)境、針對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題而提出的，能夠有效提高點(diǎn)鍍模具的生產(chǎn)精度，進(jìn)而直接提升引線框架產(chǎn)品的鍍區(qū)質(zhì)量、尺寸精度，并減少鍍液損失。

作者:邱偉華 單位:柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

［1］馮小龍．連續(xù)高速電鍍技術(shù)在集成電路引線框架生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］．電鍍與涂飾，2003，22（6）：48－51．

［2］楊占堯，秦歌，翟振輝．金屬噴鍍法快速制作金屬模具方法研究［J］．河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001，9（2）：1－5．

［3］曾旭，盧桂萍，楊杰，等．引線框架可焊性電鍍新技術(shù)［J］．電子工藝技術(shù)，2009，30（5）：291－294．

［4］馬莒生，黃福祥，黃樂(lè)，等．銅基引線框架材料的研究與發(fā)展［J］．功能材料，2002，33（1）：4．