IC引线框架产品简介及其模具设计和制造

张朝红

摘 要：近年来，随着我国信息技术的大力发展，信息技术行业已经取得了长足的进步，IC引线框架作为集成电路内部重要的零件，起着连接外部导线的桥梁作用。引线框架是连接集成电路内部芯片和外部导线的一个重要器件，其是独立存在于整个电子产品中的元件，起着桥梁作用的同时又兼具支撑整个产品的功能。集成电路的引线框架来说，一般引线脚越多，引线脚间距就会随之缩小，对制造框架的模具的要求就会越严格，生产厂家设计与制造引线框架模具的难度也会相应提升。该文主要介绍了相关的IC引线框架产品，详细阐述了模具的设计及制作流程，并针对工厂制造中容易出现失误的地方提出有效、可行的解决方案，供同行参考。

关键词：引线框架 模具设计 制造工艺

中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0028-02

目前市场上大部分半导体都引用了这种引线框架。如今，随着半导体在电子产品中应用越来越广泛，引线框架产品的制造也正在作为一个新兴行业不断崛起。该文主要介绍了关于集成电路模具的设计与制造过程，目的是为了促进我国电子产品行业更快、更好地发展。

1 引线框架产品简介

集成电路的引线框架是由合金材料制成的金属薄板，在电子产品尤其是半导体的集成块里充当引线，起着连接外部设备与内部零件作用。近年来，随着我国信息技术的高速发展，对半导体的存储量、精度等的要求越来越高，市场上也应运而生多种引线框架产品，旨在适应信息时代高速发展的需要。对于集成电路的引线框架来说，一般引线脚越多，引线脚间距就会随之缩小，对制造框架的模具的要求就会越严格，生产厂家设计与制造引线框架模具的难度也会相应提升。就目前来说，市场上的较为复杂的引线框架形状大多呈蟹脚状，由于线脚很多，操作难度较大，目前采用较多的是高速压力机冲模完成模具指导，制造成本还是比较高的。在引线框架产品的生产中，最主要的步骤是对模具进行设计制造，模具设计需要结合产品用途综合考虑多方面的因素，但包含以下几方面的设计与制造原则。引线框架的内脚前端要求很高的平坦度，平坦度的要求是根据产品需求定的，要求内脚前端的平坦区域大于金线直径三倍以上，框架模具制造可以利用压印加工的形式达到平坦度的要求。引线框架的焊垫上要焊上晶片，晶片的作用是用于传输数据，是引线框架桥梁作用的重要体现，对模具进行设计时要充分考虑平坦度、晶片与支撑棒的相对高度以及自身倾角等相关参数，一般也要求采用压印加工。框架引线脚的间距要求均匀，间隙不均匀很可能是压印的深度过深造成的，间隙不均必然影响框架的精度，从而影响产品的性能，为了防止这一现象的发生，设计者需要对压印深度进行精确计算。另外，还需要在后续的制造工艺中增加校正工序来调整线脚间隙，使线脚间隙均匀。

2 IC引线框架产品模具的设计

2.1 排样图设计和模具设计注意事项

集成电路的引线框架在车间投入生产之前，需要进行排样图设计与模具设计，两者的设计工作均需要设计者根据的产品的需要进行严格的计算与测量，排样图设计主要是针对引线框架的外形，外形设计需要做到整体结构合理，便于装配。一般来说，排样图设计与模具设计需要遵循以下几个原则，保持模具的整体平衡，引线框架是作为一个零件在半导体中使用的，产品完成后还需要与产品进行装配，要求模具整体保持一定的稳定性，模具的压力中心位置对稳定性有一定影响，一般要求压力中心与所用的压力机中心保持一致，方便压力机工作。相同形状的拼块放在一起冲压，由于模具是用拼块拼接而成的，工厂生产中需要大批量进行生产，可以把相同形状的拼块放在一起压印，一来使得拼块受力均匀，精度误差不会太大，二来对提高压力机的工作效率也有一定的积极作用。冲切加工顺序要适当，在模具的加工中，需要对模具进行多次冲切工作，冲切顺序直接影响了模具的精度，顺序不当很可能导致模具被扭曲，因此要引起高度重视，一般来说，冲切顺序按照内脚再冲外脚，由里及外进行，短导脚和右导脚的顺序不做具体要求，但两者要分开进行冲切。防止模具扭曲，在模具的设计制造过程中，造成模具扭曲的因素有很多，比如材料承受压力的能力、冲压力的强度、压料板的压料力等，为了防止模具的在制造中变形扭曲，除了需要选取合适的制造材料外（通常选用合金材料），还需要对冲压力的强度，压料力进行严格控制。另外，良好的检测装置与合适校正工序也是防止模具变形的重要手段，检测装置是为校正工序服务的，一旦检测出模具变形，就可以采取适当的工序进行校正，保证模具的精度与质量。

2.2 模具结构设计

在对集成电路的引线框架产品进行制造的整个工艺中，关键是框架模具的设计与制造，由于引线框架产品用在电子产品的内部，起着连接内外零件、传输信息的重要作用，要求框架的产品的结构合理，能够与产品无缝焊接。引线框架具备一定的强度，电子产品一般要求一定的抗击打能力，即具备一定的强度，引线框架作为其重要的零件，对强度也有较高的要求，当然，不同的产品对强度的要求不尽相同。产品的强度与选用的材料密切相关，目前市场上的引线框架产品一般用合金作为生产材料。在进行框架产品模具的设计时，产品的使用期限，装配、维修等也是设计者重要的考虑因素。当然，引线框架的精度要求是最重要的考虑因素，目前要求硬质合金级进模具的制造公差在±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，需要辅以专业的制造设备和工装夹具，目前采用较多的制造设备是四坐标慢走丝机床，其主要是用于框架模具的四坐标型腔孔切割，在高速冲压的工作条件下，四坐标慢走丝机床也能为型腔孔切割提供稳定的工作条件，为模具的高精度要求提供保障。

2.3 硬质合金材料零件的制造

对于引线框架模具的制造来说，硬质合金零件的制造是模具制造的重要的制作工序之一，其直接影响了引线框架产品的精度。相对来说，硬质合金零件的加工还是比较复杂的，其每一道工序都有严格的操作要求，一旦某道工序出现失误，将直接导致零件作废。而且，零件的生产都是批量生产，某道工序的失误将直接导致大批零件不符合对应框架产品的要求，从而给生产厂家带来巨大的经济损失。因此。要求生产厂家在进行硬质合金零件的生产时，要对每一道生产工序进行严格的检查，确保零件精度达到相关标准。一般来说，硬质合金零件的制造主要分为粗加工和精加工两道工序，粗加工主要是让零件成型，精加工则是根据零件的不同精度要求进行打磨。打磨所采用的工具是砂轮，不同的模具对砂轮的尺寸要求不同，需要根据产品的实际情况来确定尺寸。另外，在用不同的砂轮进行零件的打磨时，要严格控制砂轮的进给量，要防止零件表面产生裂纹，影响零件的质量。另外，硬质合金零件的制造还与机床设备的选择、生产环境的温度、湿度等因素密切相关，需要生产厂家对这些影响因素进行严格控制。

3 凹模、凸模设计及加工工艺流程

3.1 凹模设计

对于集成电路的引线框架产品来说，主要包括凸模、凹模以及卸料镶件等零件的制造，其中凹模的设计制造是最重要的工序，其直接决定了引线框架产品的精度。因此，设计者在进行凹模的设计时一定要综合考虑多方面的因素，确保引线框架的精度满足产品的要求。就目前来说，引线框架产品的材料大多是钨钴类硬材料，其能够最大程度满足引线框架的强度以及精度要求，但成本较高，目前还没有找到更好的材料进行替换。一般来说，凹模是由多个拼块拼接而成的，制造工艺也比较复杂，当然，为了节省拼接工序同时为了尽可能减少精度误差，拼块的数量在满足产品要求的条件下越少越好，这需要设计者进行精确的计算。用高压进行模具冲制时能够保证模具具备一定的强度，增加引线框架的使用寿命，但容易产生毛刺，毛刺影响了产品的外观以及精度，在生产中要尽量避免。

3.2 凸模设计

凸模的设计制造也是引线框架产品的重要工序，制造材料大多使用合金，目前使用最多的也是选用钨钴类硬质合金。凸模的精度要求也比较高，通常要求达到1μm，同时，凸模表面的粗糙程度要尽可能小，跟凹模一样，要尽量避免冲压毛刺的产生。另外，凸模的固定部分要与凸模拼块有一定的间隙，便于凸模导入卸料板内，同时，便于引线框架产品的装配和维修。

3.3 凹模制造工艺流程

凹模的制造工艺相对较复杂，一般需要六个基本步骤来完成其制造，具体包括平面磨（粗磨）、穿孔、平面精磨、四坐标割型腔、平面磨（精磨）以及电脉冲。平面磨（粗磨），先从侧面开始加工，待凹模的两平面到位加工成型后，在以其为基准加工侧面到位，最后加工总长到位。穿孔，穿孔的目的是为了利用零件进行后期装配，孔的尺寸要严格按照设计图纸进行，不允许出现误差，穿孔时要先标出原点，再以原点为基准，利用电极管进行穿孔工作，分为螺纹孔和型腔孔，两者使用的电极管尺寸有差异。平面磨（精磨），穿孔完成后，需要对磨具平面进行第一次精磨，所用的精磨工具是特制的砂轮，要保证磨具的六面互成直角。四坐标精割型腔，首先需要用到钳口式夹具装夹来校正磨具的平面度与直线度，接着需要利用3D探头来确定原点坐标，最后根据设计图纸尺寸进行型腔孔精割。平面磨（精磨），型腔孔精割完成后，需要以其为基准进行第二次精磨，用到的工具同样是砂轮。电脉冲，电脉冲主要是用于螺纹孔的螺纹加工，螺纹的的粗细、数量要严格按照设计图纸进行，方面后续的装配工序。最后完成产品的装配工作即可。另外，凸模的加工工艺与凹模类似，该文不做进一步介绍。

4 结语

综上所述，集成电路的引线引线框架是电子产品尤其是半导体的重要零件之一，其起着连接产品内外零件的作用。引线框架的制造主要包括凹模、凸模、卸料镶件等零件的制造，各个零件制造的工艺流程都较为复杂，而且各个工序的精度要求都比较高，对生产厂家来说是一个不小的挑战。因此，需要生产厂家引进高精度的生产设备，同时不断改进生产工艺，在保证引线框架产品质量的同时提高生产效率。

参考文献

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