集成电路元器件管脚成形方法及工艺分析

集成电路元器件管脚成形方法及工艺分析
付小青，汪宗华
(铜陵文一三佳科技股份有限公司技术部，安徽铜陵244000)
【摘要】在集成电路元器件生产过程中，元器件管脚的成形是其中的关键工序为了降低
成本和提高效率，器件外形越来越小并且封装密度越来越大，相对应的元器件管脚的成形
的工艺性越来越苛刻，其中很多前道工序中隐藏的问题也会在管脚成形过程中表现出
来从元器件管脚的成形形状设计开始，分析了如何设计一个满足成形工艺需求的管脚
形状，以及如何实现管脚的成形
关键词：集成电路元器件；管脚成形方法；工艺性
中图分类号:TG385.2 文献标识码：B
DOI：10.12147/ki.1671 -3508.2021.02.008
Forming Method and Process Analysis of the Pins for IC Components
Fu Xiaoqing,Wang Zonghua
(Tong Wenyi Sanjia Tech.Co.,Ltd.,The R&D Department,Tongling,Anhui244000,CH N)
【Abstract】In the production process of IC components,the forming of component pins is the
key process.For the sake of cost and efficiency,the component outline is getting smaller and the
package density is getting larger.The forming manufac*tural)ility of component pin is more and
more rigorous,many of the hidden problems in the previous process will also appear in the pin
forming process.This article starts with the design of the shape of the pins of the components,
describes how to design a pin shape to meet the requirements of forming process,and how to
realize the forming of the pin.
Key words:integrated circuit components;pin forming method;manufacturability
i引言 与引线框架的连接部分分离，然后把管脚弯曲成规定
在丨c电路元器件生产过程中，其中一道工序是对的形状，使电路元器件管脚符合在线路板上贴装或直
封装后的电路元件的外引脚(管脚)进行中筋切除，并插等装配要求。

在本道工序中，有可能会出现胶体破
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第一作者简介：彭君武，男，1998年生，汉族，湖北 宜昌人，本科，主要从事模具设计及制造工作。

(收稿日期:2020-10-14)
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图2修改后产品丨?丨
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损、管脚从胶体中被拉出漏铜、管脚擦伤堆锡、管脚成 形不良以及管脚成形的凸凹模容易破损等诸多问 题。

这些问题有些是前道工序的问题在本道工序中 体现出来,有些是由于元器件本身的管脚形状设计不 合理，工艺性差导致的问题，还有些是模具设计不合 理或相关零件材质选择不当造成的。

本文从集成电 路元器件的管脚形状设计开始，阐述有关管脚成形关 键尺寸的意义、取值等，设计出工艺性良好的成形产 品图，并比较两种成形方式（刚性成形和柔性夹弯成 形）的优缺点，选择合理的，兼顾成本和品质的成形 方式。

2
元器件管脚成形图的转化
在设计集成电路元器件成形工序的模具时，客户 会事先提供一份该元器件的产品图。

但在多年的实 践中发现，客户提供的产品图来源多种多样，有测绘 其他公司或现有产品做出的产品图，也有借鉴其他公 司设计并修改部分尺寸和形状而形成的产品图，还有 一些是客户按自己的理解而设计出的产品图纸。

由 于客户自身设计水平良莠不齐和对产品认知不足，有 相当一部分产品图纸是不能直接用于实际生产设计
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使用的，需要模具设计厂家仔细分析，重新修改转化 才可使用。

下面对图1 (修改前）和图2(修改后)进行 对比，详细阐述如何设计一个可使用的，符合产品工 艺性的图纸。

一般情况下，客户提供的是图1所示的图纸，产品 的主要参数以图表的形式表达出来。

需要从如下几 个方面去检查图纸是否有问题和疏漏的地方：
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(1) 检查产品图的关键尺寸是否符合JEDEC标 准，因为通用电子元器件外形必须符合JEDEC标准才
可以在市场上通用，对于不符合JEDEC标准的地方要
和客户沟通，是否有特殊性要求。

(2) 很多客户提供的产品图往往是不完整的，缺 少细节部分的描述以及相关尺寸，但这些尺寸又是模
具设计中必不可少的。

要根据客户提供的塑封产品
图和引线框架图把相关的尺寸补充进去。

(3) 要对产品管脚的成形工艺性进行分析，客户 提供的图纸中的管脚成形工艺有时会比较差，如果不
做修改，产品很难成形或者良品率不高。

这时就要按
照工艺性要求对产品的管脚形状进行重新设计，既要
满足关键尺寸要求，又要有良好的工艺性。

(4) 对照技术协议补充一些必要的部分。

修改一:把原图I中的数据以尺寸公差的形式表
示出来，并补充试图和其他遗漏的尺寸（比如胶体的
脱模斜度，上下胶体的厚度等)。

修改二:增加中筋切断部分的视图表示，电路元
器件对中筋切断部分的突出是有要求的，原图纸对这
个部分没有描述,“修改二”增加这一部分的详图和尺
寸规格。

修改三:元器件管脚在封装工序后会有一道镀锡
工序，镀锡以后的管脚尺寸会发生变化，这一部分要
有详图来描述清楚，原图纸中没有这一项的描述。

修改四：增加冲切毛刺方向和大小，这是在元器
件生产中必须控制的项目。

修改五:增加管脚成形形状的详细视图，添加成
形尺寸，如角度、成形圆角等尺寸。

3元器件成形管脚的工艺性分析
一般情况下，客户只会提供元器件的外形尺寸，
以及管脚中与贴装有关的尺寸，其他细节部分需要模
具生产厂家按照对管脚成形工艺性的理解给出合理
的尺寸。

下面参照实际生产中的图纸，对元器件管脚
成形部分的尺寸进行解释并进行工艺性分析。

3.1元器件管脚成形尺寸设计原则
(1) 设计管脚成形形状时首先需要满足元器件的 贴装要求(符合jEDEC标准）。

(2) 设计管脚成形形状时要考虑到相关模具成形 零件的强度问题。

(3) 设计管脚成形形状时要考虑到管脚的成形方
式，是采用刚性成形还是柔性夹弯成形，这两种成形
方式对管脚形状的要求是有区别的。

(4) 设计管脚成形形状时要在成形的工艺性和产 品品质之间取得平衡,兼顾两方面的要求。

3.2元器件管脚成形尺寸工艺性分析
如图3所示成形管脚详细图，一个标注齐全的详
图包括胶体的外形尺寸，管脚的形状尺寸，管脚的贴
装尺寸等。

下面对这些尺寸逐一归类分析：
图3成形管脚图
(1) 胶体的外形尺寸。

包括尺寸②、③（胶体的 长度尺寸）、尺寸④、⑥、⑦(上下胶体的厚度尺寸）以
及尺寸⑨、⑩（胶体的圆角尺寸和脱模斜度尺寸）。

这些尺寸是由封装工序产生的，虽然不是本道工序
所控制的尺寸，但是在产品图中必须对其标注尺寸
和公差，因为这些尺寸和成形工序所需要保证的尺
寸是关联的，如下胶体尺寸⑦,如果误差不能控制在
一个合理的范围内，那么管脚的站高尺寸⑧就没办
法控制=
(2) 管脚的外形尺寸①，贴装尺寸⑯，站高尺寸
⑧，这3个尺寸是器件在电路板上的安装尺寸，由本道
成形工序所产生。

其中尺寸⑯由“GUAGE PLANE”
所限制形成的尺寸，它保证器件能可靠的焊接在电路
板上，不出现虚焊等问题。

一般情况下，管脚的贴装
尺寸⑯取值不小于3倍的条带厚度尺寸⑤，以保证良
好的成形工艺性。

站高尺寸⑧是保证器件贴装时管
脚和电路板可靠的接触，不至于下胶体和电路板接触
而导致焊接问题。

每个产品对站高尺寸要求不同，一
般取值在0.03mm~0.丨5m m
(3)管脚成形圆角尺寸⑫、⑬，成形角度尺寸⑰、⑩，这4个尺寸很多时候客户是不标注的，或不完全标 注，但这是影响产品品质和模具寿命的关键尺寸，需 要设计人员综合考虑管脚成形的工艺性加以确定：虽然说成形圆角尺寸⑫、⑬能够取值大一些，成形时 对管脚的损伤就会小，成形质量也会更好，但是由于 尺寸空间的限制，有的时候必须取比较小的值，但- •般情况下不能小于尺寸③(料片厚度）的70%。

对于 成形角度尺寸⑰、⑬来说，也是同样的道理，如果角度 尺寸⑫取值太大，贴装尺寸⑯就很难保证，所以一般 情况下角度尺寸⑫取值在0°〜8°左右。

尺寸⑬取值越 大，产品管脚在成形时擦锡现象就越少，对产品品质 的控制越有利，但是随着尺寸⑱的值增大，尺寸⑪就 会越小，成形凹模的强度就会越差，有可能会发生成 形凹模强度不足造成折断的情况。

所以尺寸⑯是在 保证成形零件强度的情况下尽可能的取大值，一般不 小于5°。

4管脚成形方式的选择
元器件的管脚成形有两种方式，一种是刚性成 形，另外一种是柔性夹弯成形，如图4、图5所示：
图5柔性夹弯成形
这两种成形方式最主要的区别是：刚性成形时 凸模的成形轨迹是一条直线，成形凸模在成形时会 和产品的管脚产生相对位移；而柔性夹弯成形时凸 模的轨迹是一条曲线，成形凸模在成形时和产品的管脚不会产生相对位移。

这两种成形方式的优缺点 如下：
(1) 刚性成形方式。

a.刚性成形方式结构简单可靠，模具维护成本低
1>.模具成形工位紧凑，一次成形的产品数量多，生 产效率高。

c.产品管脚的擦锡相对要厉害，比较容易产生堆 锡现象。

c l.管脚肩部有效支撑才能成形，在某些肩部不能 设计支撑的情况下不能使用这种成形方式。

(2) 柔性夹弯成形方式。

a.柔性夹弯成形方式结构复杂，模具制造、维护成 本高。

!>.因为结构复杂，模具成形工位需要分开布置，一 次成形产品数量少，生产效率比刚性成形要低
c.产品管脚的擦锡很少,成形品质好。

<1.能够适应各种成形形状，在管脚肩部不能设计 支撑的情况下依然能够有效成形。

综上所述，在能够满足产品生产要求的情况下,考 虑到成本和效率因素，应该优先选用刚性成形T.艺。

只有在刚性成形不能满足产品的品质要求或者刚性 成形不能成形产品时,才选用柔性夹弯成形工艺。

5结束语
集成电路元器件的管脚成形是器件生产中的关 键工序，在实际生产中会遇到各种各样的问题如何设计一个合理的，工艺性良好的器件成形产品图是其中的关键。

本文结合实际生产中遇到的问题，从转化客户的产品图开始，详细分析了产品图中各项关键尺寸的意义、取值，以及对产品采用何种成形 方式等，有利于帮助读者设计出符合实际生产要求的产品阁纸，从设计源头开始尽力避免生产中可能出现的问题。

参考文献
[1J汪宗华.半导体塑封模具浇口设计丨_)丨.模具技术,2019, (2) 第一作者简介：付小青，女，丨980年生，汉族，安徽 铜陵人，工程师，主要从事集成电路自动化模具设计 研发。

(收稿日期:2020-10-23 )。