切筋成型的工艺本质:两道核心工序的协同逻辑

切筋成型是电子元件封装后道的关键环节,包含切筋(Trim)与成型(Form)两个独立却常同步实施的工艺步骤。切筋工序聚焦 “分离” 功能,需精准切除引线框架上封装体之间的连接筋、支撑筋及制造过程中遗留的加强筋,同时去除引脚多余长度与塑封料残留,使连片框架上的元件实现独立分离。成型工序则侧重 “塑形”,通过模具作用将分离后的元件引脚弯折为预设形态,如鸥翼形、J 型或 90 度直角等,满足后续电路板装配的尺寸与连接需求。

这两道工序既可通过两套独立模具分步完成,也能集成于同一设备同步实施。直插式元器件通常仅需完成切筋工序,而表面贴装类元器件(如 SOP、QFP 封装)则必须经过切筋与成型的完整流程。其工艺精度直接决定元件引脚的电气连接稳定性与装配兼容性,是影响封装良率的核心因素之一。

切筋成型的工艺本质:两道核心工序的协同逻辑

切筋成型设备:结构组成与运作机制

切筋成型的精准实施依赖专用设备的协同运作,主流切筋机通常由四大功能区域构成,各模块分工明确且联动紧密。

1. 核心结构组成

  • 上料区:用于放置经镀锡等预处理的引线框架条,框架材质多为铜合金、铁镍合金或 Kovar 合金,厚度通常在 0.1mm 至 0.4mm 之间。此区域需保证框架放置平整,避免因初始位置偏移引发后续工艺异常。
  • 切筋成型区:设备的核心工作单元,内置高精度模具与机械滑块。框架条经轨道输送至指定位置后,上下模闭合完成连筋切割,随后成型冲头下压实现引脚折弯,整个过程需在高频次运作中保持微米级精度。
  • 下料区:通过专用轨道将完成加工的独立元件输送至收料管或料盘,部分高端设备会在此环节集成初步筛选功能,剔除明显不合格品。
  • 显示区:配备触控显示屏与功能按键,可完成工艺参数设置、程序调用及故障报警提示等操作,紧急键与警示灯的设计能应对设备运行中的突发状况。

2. 关键运作特性

现代切筋成型设备普遍融合闭环伺服驱动与激光干涉反馈技术,定位精度可控制在 ±3μm 以内,部分高端机型甚至达到 ±1μm。针对不同封装类型,设备需适配差异化工艺需求:滚轮成形多用于双列直插式(DIP)元件,强迫撑开式则适用于表面贴装封装元件。同时,模块化模具设计使设备可在 30 分钟内完成不同产品的产线切换,满足多品种生产需求。

质量控制与异常处理:保障工艺稳定性的核心手段

切筋成型过程中的质量缺陷直接影响元件后续使用,需通过严格的过程管控与精准的异常处理实现风险规避。

1. 核心质量要求

合格的切筋成型产品需满足多维度标准:塑封体无裂纹、表面印字无压伤刮断,引脚无毛刺、压伤及断脚现象,冲切部位无齿状损伤或分层,且产品表面不得残留油污等污染物。其中,引脚共面度与毛刺控制是关键指标,毛刺残留可能导致电路短路,共面度偏差则会影响贴片良率。

2. 常见异常及解决路径

  • 产品未推出:表现为设备报警提示 “产品未推出”,多因切筋成型区存在异物导致元件卡滞。处理时需先按住 “辅助键” 与 “复位键” 提升模具,用气枪清理残渣后复位模具,重启设备试运行即可。
  • 上料区卡料:由引线框架变形或放置不正引发,框架在轨道内无法移动并触发报警。解决需取出变形框架手动调整平整,重新规范放置后再启动设备。
  • 引脚毛刺超标:主要源于模具磨损或参数设置不当,需检查模具刃口状态并及时打磨更换,同时优化冲切压力与速度参数。

应用场景差异:适配不同电子元件的工艺需求

切筋成型工艺的实施需结合元件封装类型与应用领域精准调整。在消费电子领域,针对小型化元件的加工需侧重设备的高速运作能力,部分设备每分钟可完成 1200 次冲程运作;而新能源汽车与光伏逆变器所用的功率器件,对工艺的低应力要求更高,需采用微振动辅助切割技术减少芯片损伤。

对于基板类封装产品,通常无需实施切筋成型工艺,仅框架类封装元件需通过该工序实现从连片到独立器件的转化。不同应用场景的质量标准差异同样明显:工业控制用元件对引脚强度要求更高,消费电子元件则更注重外形尺寸精度。

工艺实践的深层思考

切筋成型看似是 “切割 + 折弯” 的简单组合,实则是机械精度、材料特性与工艺参数的深度协同。从模具刃口的角度设计到伺服系统的响应速度,从框架材质的适配性到视觉检测的实时性,每个环节的细微偏差都可能引发连锁质量问题。如何在提升加工效率的同时控制工艺应力,如何通过智能化检测实现缺陷的提前预警,这些问题仍需在实践中持续探索。

常见问答

  1. 问:切筋与成型必须在同一台设备上完成吗?

答:并非绝对。两者可在一台设备上同步实施,也可通过两套独立模具分开完成,具体取决于生产规模与产品类型,直插式元件甚至可仅实施切筋工序。

  1. 问:设备定位精度对切筋成型质量有何影响?

答:定位精度直接决定切割位置与引脚成型尺寸,精度不足会导致连筋切除不彻底、引脚变形量偏差,甚至造成塑封体损伤,高端设备需达到 ±3μm 以内精度。

  1. 问:引脚成型的主要方式有哪些?分别适用于什么场景?

答:主要分为滚轮成形与强迫撑开式。滚轮成形适用于双列直插式(DIP)元件,强迫撑开式则多用于 SOP、QFP 等表面贴装封装元件。

  1. 问:如何快速判断上料区卡料的原因?

答:可通过设备报警内容与现场观察结合判断,若显示 “引线框架变形” 且框架在轨道内弯曲卡顿,基本可确定为框架变形或放置不正导致。

  1. 问:塑封体出现裂纹可能是什么原因导致的?

答:多与成型压力过大、模具定位偏差或框架材质硬度不均有关,需检查调整成型参数并校验模具精度。

  1. 问:切筋成型设备为何需要配备视觉检测系统?

答:视觉系统可实时监测芯片边缘完整性、引脚毛刺及共面度等参数,依据标准自动分类剔除缺陷品,能将不良率降低至 0.15% 以下。

  1. 问:不同材质的引线框架对切筋成型工艺有影响吗?

答:有显著影响。铜合金、铁镍合金等材质的硬度与延展性不同,需针对性调整冲切压力、成型速度等参数,以避免引脚断裂或变形不足。

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