輪式點（diǎn）鍍模具（jù）設計與製造解決方案

隨著電子信息產業的發展及集成電路產能的擴張，集成電路產業（yè）在近幾年（nián）獲得了*的發展。在集成電路的生產中，引線框架是（shì）重要的（de）輔助材料（liào）。為了保證引線框架的工作性能，必須對其特定區（qū）域進行局（jú）部（bù）貴金屬點鍍［１］。根據點鍍區控製方法的不同，可將點鍍分（fèn）為履帶式點鍍、壓板式點鍍及輪式點鍍三種類型。壓（yā）板式點鍍的模具製作簡單，但鍍層厚度不均（jun1）勻（yún），在引線框架累積公差的影響下，長時間工（gōng）作後會產（chǎn）生鍍區偏移。輪式點鍍具有效率高、鍍（dù）層厚度均（jun1）勻等優點（diǎn），但對模具製作的要（yào）求高［２］。履帶式點鍍（dù）結合了壓板式點鍍和輪式點鍍的優點，但是在設備製造上具有較高的技（jì）術難度，目前在國（guó）內沒有實際應用。在（zài）電鍍理（lǐ）論沒有革命性創新的情況下（xià），目（mù）前的生（shēng）產方式不（bú）會有太大的改變。本文對輪式點鍍模具的製造工藝進行了改進，解決了模具製造精度不高、鍍（dù）區（qū）尺寸控製（zhì）不嚴密及背（bèi）麵滲漏貴金屬等問題。這對降低輪式點鍍的生產成本及減少汙染有重要的（de）現實意義。

高精度輪式點鍍模具加工方（fāng）案

電（diàn）鍍輪做高速旋轉運動，其內部放置（zhì）陽極噴（pēn）頭，通過噴射貴金屬鍍液對待（dài）鍍材料（liào）帶（dài）進行局部點鍍。待鍍材料帶以相同的線（xiàn）速度跟（gēn）隨電鍍輪走料（liào），其上有壓力可調的柔性掩模（mó）帶，以保（bǎo）證材料帶（dài）緊（jǐn）貼模具。電鍍輪製造中最為常見的問題是電鍍輪的形位（wèi）精度低、尺（chǐ）寸精度差（chà）。現代高速生產中材料（liào）帶的速度為１５ｍ／ｍｉｎ左右，換算到（dào）電鍍輪上大約為１～２ｒ／ｓ。此速度下電鍍（dù）輪的圓跳動比較明顯，造成生產中材料帶顫抖並出現皺紋或卷帶，使得產品質量及生產進度（dù）受到影響。另外，由於電鍍輪（lún）製造精度不高（gāo），為彌補可（kě）能產生的鍍區誤差（chà），必須對點鍍區域進行適當擴大，以保證高質量的鍍層能夠覆蓋實際需要的區域，這使得貴金屬鍍液的消耗增加。隻（zhī）要提高電鍍（dù）輪及模具的製造（zào）精度，就（jiù）能（néng）提高生產效率並降低生產成本，同時還（hái）能減少貴金屬鍍液的（de）消耗，從而減少汙染。本（běn）文（wén）提出一（yī）個具有實際使用價值的高精度輪式點鍍模具（jù）加工方（fāng）案：將現有的輪式點鍍模具的加工精度提高，最終提高點鍍產（chǎn）品（pǐn）的生產質量及生產效率。

獲得引線框架單元的準確尺寸

引線（xiàn）框架的尺寸（cùn）直接影響電（diàn）鍍輪的尺寸設計。實際生（shēng）產中，引線（xiàn）框架的（de）尺寸會隨著模具訂單一同送達，但是僅憑這（zhè）樣的*是無（wú）法精確設計（jì）電（diàn）鍍輪（lún）的。精確的電鍍輪設計尺寸（cùn）來源應該是生產中的引線框架材料帶。引線框架通常較（jiào）薄、容易變（biàn）形，傳統的測量方法是通過卡尺對每（měi）個尺寸進行簡單測量。當設計及製造（zào）對測量精度的要求（qiú）較高時，這（zhè）種測量（liàng）方法的效率低，而且測量精度不足以保證精確設計［３］。現采用如（rú）下方法進行測量：使用分辨率為１μｍ的影（yǐng）像測量儀對生（shēng）產線使用的引線框架帶材進行連續ｎ個引線框（kuàng）架單元的（de）長度測（cè）量，獲得（dé）的（de）長度精確（què）到（dào）微米級別，再除以ｎ就是每個（gè）引線框架單元的長度，以ｍｍ為單位，保留小數點後４位。圖１為引線框架帶（dài）材樣品。如圖１所（suǒ）示，每個單元的精確尺寸由連（lián）續材料帶上的多個單元測量得到，保證了*在較大尺度之下的精確與穩定，獲得的尺寸（cùn）*為Ｌ。

精確計算電鍍（dù）輪工作麵（miàn）的直徑（jìng）

在一個電（diàn）鍍輪的工作麵周（zhōu）長（zhǎng）上安排（pái）的遮掩模具定為奇（qí）數Ｎ，這樣在長期的旋轉中（zhōng）不容易導致周期性（xìng）的震顫。很多電鍍輪生產企業對於電鍍輪工作麵直徑設計，通常是計算過程中沒有考慮（lǜ）生產的實際情況，直接使用ＮＬ／π作為電（diàn）鍍輪工作麵的直徑。這個計算失誤（wù）在於獲得*Ｌ的溫度（dù）是常溫（wēn），而電鍍（dù）輪工作環境溫度根據鍍液的不（bú）同大致在（zài）８０～１２０℃，此（cǐ）時引線（xiàn）框架及電鍍（dù）輪的尺寸都會（huì）因溫度的升（shēng）高而變大。電鍍輪的製造材料是聚醚醚酮，而引線框架的材料是銅基合金，這兩種材料的熱膨脹係數不同（tóng），導致工作條件下帶材和電鍍輪接觸麵長（zhǎng）度出現差異（yì），這（zhè）在高精度製造中是不可忽略的［４］。由於定位誤差導致的帶材卷帶事（shì）件常（cháng）有發生。為了避免帶材起皺或卷帶，應加大（dà）定位容許誤差，但最終鍍區的尺寸精度下降。為解決在工作環境下帶材和電鍍輪的尺寸（cùn）偏差（chà），現提出如下的電鍍輪（lún）製造尺寸精確公式：ＤＣ＝ＮＬ（１＋αＹ（ＴＧ－ＴＣ））π（１＋αＰ（ＴＧ－ＴＣ））（１）式中：ＤＣ為常溫下（xià）的電鍍（dù）輪直徑；Ｎ為電鍍輪一周布下的矽膠（jiāo）模（mó）個數；Ｌ為單個引線框架的圓周方向長度，來（lái）源於上一步的測量；αＹ為引線框架材料的熱（rè）膨脹係數；αＰ為電鍍輪材料的熱膨脹（zhàng）係數；ＴＧ為（wéi）電鍍輪的工作溫度；ＴＣ為常溫。這個公式的作用在於保證引線框架材料帶與電（diàn）鍍輪（lún）的工作麵在（zài）工作溫度時的對應長度完全重合，從而保證了加工定位的準確性。此計算結（jié）果與忽略溫度的計算結果相差０．３％左右，在高速（sù）旋轉下（xià）這樣的差異不可忽略。此（cǐ）計算結果（guǒ）保留小數點後３位，單位為ｍｍ。

電鍍輪的精確加工方法

在實際生產中經常有這樣的情況：生產一（yī）段時間之後電鍍輪的圓度下降，帶料起皺或者被拉扯，生產質量嚴重受到影（yǐng）響。這些問題的根源來（lái）自電鍍輪（lún）製造時的粗疏。很多電鍍模具製造企業都用聚醚醚酮作為電鍍輪的製造材料，製造電鍍輪時直接把聚醚醚酮坯料裝夾在加工中心（xīn）上進行加工。而實際上，聚醚醚酮在強度（dù）上還是和金屬材料有一定的差距。在加工過程中直接對聚醚醚酮進行裝夾加工而導致的整體細微變形，*在生產中被逐漸放大，致使生產質量下降。本文給出一種能夠保證電鍍（dù）輪長（zhǎng）時間工作而不變形的（de）加工方法（fǎ）：首先，夾持坯料左側（cè），加工（gōng）出右（yòu）麵平麵並同時鑽孔攻絲；然後，用４５＃鋼製造（zào）一個圓盤，鑽上同樣的孔位置（zhì）並攻絲，把坯（pī）料卸下並用螺釘緊（jǐn）固在鋼製（zhì）圓盤之上；再次裝夾時夾緊鋼盤（pán）進行加工，注意*去掉初次裝夾時夾緊的（de）坯料區域，保（bǎo）證遠離電鍍輪（lún）最左端５０ｍｍ以上（shàng）即可。此方法利用一個鋼盤替代（dài）聚醚醚酮坯料進行裝夾，避免了加工裝夾對產品（pǐn）的應力殘留，保證了（le）電鍍輪產品長時間工作後形位精度不改變。電鍍輪加工精度在（zài）０．０１ｍｍ以下即（jí）可，普通四軸加工中心的加工精度都能達到這個要求（qiú）。電鍍輪（lún）最重要的工作麵加工完畢之後不再裝夾，而是直（zhí）接對遮掩模槽位進行加工。應注意，電鍍輪上的螺孔必須（xū）和最終生產設備上的（de）驅動裝置匹配，這樣就完全實現工（gōng）作狀態的動平衡（héng），在高（gāo）速旋轉中（zhōng）不會出現太大的振動。

創新的遮掩模設計

實際上對點鍍區域進行（háng）的位置控製，最終還是依靠柔（róu）性材料（liào）遮掩模實現，因此，遮掩模（mó）的設計直（zhí）接影響（xiǎng）點鍍區域的尺寸精（jīng）度。目前多數點鍍模具製造企業製造的雙組分矽膠遮掩模都存在點（diǎn）鍍區域邊（biān）緣細微滲漏，導致產品（pǐn）鍍區邊緣模糊，甚至非鍍區的背麵也有部分滲漏。為解決鍍區附近的貴金（jīn）屬滲漏及模糊邊緣問題，現提出如下遮掩模設計改進方（fāng）案：在遮掩模（mó）的工作開口部（bù）分增（zēng）設一圈高０．１０ｍｍ、寬（kuān）０．１２ｍｍ的刃口，並進（jìn）行（háng）倒圓處理。這樣在掩模帶的壓（yā）力下，刃口能夠完全封閉住貴金屬鍍液的滲漏（lòu），產生鮮明銳利的鍍區邊緣，提高產品質量，保證（zhèng）鍍區（qū）尺寸精度。此遮掩模由雙組（zǔ）分矽膠製成，製（zhì）造過程應注（zhù）意尺寸是否（fǒu）縮水。由於材（cái）料本身的特性（xìng），其能保持（chí）正常生產的效果為十個月左右，此後必須更換新的遮掩（yǎn）模。

陶瓷定位釘（dìng）的選擇

陶瓷定位釘是電鍍模具特殊的專用（yòng）零件，它直接影（yǐng）響引線框架帶（dài）材在電鍍輪上的相對位置。目前行業通常使用Ｄ１．５０ｍｍ的（de）陶（táo）瓷定位釘，而定位孔為１．６０ｍｍ，如此大的空隙是為了容納設計與製造中的不準確（què）帶來的誤差。如果嚴格執行之前的設計與製造流程（chéng），可以使用Ｄ１．５６ｍｍ的陶瓷（cí）定位釘。這樣鍍區將會被嚴格定位限製，加上之前的（de）遮掩模精確尺寸設計，就會有精度極高（gāo）的（de）鍍區（qū）邊緣尺（chǐ）寸控製。嚴（yán）格執行以（yǐ）上五個步驟，能夠把鍍區尺寸精（jīng）度控製在單（dān）邊偏差０．０３ｍｍ之內，而目前行業內通常的精度為單邊偏差０．２０ｍｍ，在精度上提升（shēng）了一個數量級，能夠更好控製產品的質量及生產成本。圖２為完成的輪式點鍍模具。圖２中可見白色定位釘。