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分享五金端子沖壓模具設計注意事項

發布時間:2020-01-11 11:32:36 星期六
摘要:

一. 端子模具設計注意事項 端子模具的成熟產品,一般有兩個特點:產量大,更新期快。基于產品的特點,在設計端子模 […]

一. 端子模具設計注意事項

端子模具的成熟產品,一般有兩個特點:產量大,更新期快。基于產品的特點,在設計端子模具時應就這兩個方面對模具結構和思路作整合,把個人的感想說一下:

1、端子模具在設計排樣的時候,盡可能節省材料,一般的情況下,料條的Pitch產品或客戶已確定,不能改變,所以在材料寬度上考慮,可以單料雙排,雙料雙插以提高材料的利用率。

2、模具設計時盡可能在同一工步作多個工序,盡量的減短模具長度,消除加工精度產生的累積誤差。

3、對于折曲角度/尺寸要求嚴的,盡可能有調整工步,調整時只需要在沖床上調整而不用拆卸模具。

總的來說,就是要提高沖壓速度和尺寸穩定性,降低單個產品的成本,端子產品的單個產品的利潤比較低,是靠高產量來提高整體利潤。

二. 端子模具的系帶變形調整

在設計和組立及修模端子模具時,系帶變形是一個很重要的內容。系帶變形包括:系帶彎刀、系帶扭曲、及系帶蛇形三種。其實系帶蛇形就是彎刀和扭曲的綜合。英文是(Cabriole, Twist and Snake).

彎刀(Cabriole)的調整有三種,一種是不讓它出現,在它出現的地方強壓。二是在出現后馬上反向強壓,三是在料條快出模具時強壓調整,讓它變形抵消彎刀。

1. 是否是由于排樣是單載體所致,如是的話, 可在偏向的那側加一擋料塊, 也可先用加強壓料板之壓力來一試。

2. 檢查和調整一下送料機。

3. 檢查一下彎曲部分公母模的R角是否大小一樣,兩邊受力是否均衡(如果是U型彎曲的話)。

4. 總之造成此現象的原因主要是"力"的問題

在端子模中,尤其是汽車方面端子模中,多次折彎也是引發系帶變形的主要原因.局部強壓、調整機構、合理的折彎工步及結構都是不可少的。

三. IC端子模具

IC導線架是半導體及信息產品之關鍵性金屬組件,隨著半導體及信息產業之蓬勃發展,其市場需求甚巨且呈快速成長。IC導線架沖壓模具是精度水淮最高的模具代表,不僅要有高級的模具設計技術,而且應具備高精密的加工設備(光學投影磨床及線割放電加工機是不可缺少的工具)。

1. 導線架相關制程說明

① IC制程說明

② 導線架相關技術

A. 金線黏著(Wire bonding) 金線寸極為細小,其直徑約為30 μm,抽制金線用模具目前國內無人制造。

B. 導線架材料

IC導線架材料主要有鐵鎳合金(因鎳含量占42%,亦稱為42合金)及銅系合金(無氧銅、脫氧銅)。前者所占使用比率約20%,后者約為80%。

③ 導線架生產方式及趨勢

導線架生產方式有沖壓加工及蝕刻加工兩種。其中沖壓加工是目前主流,由于高腳數導線架之需求增加,使得蝕刻加工之應用有漸受重視。

2. 導線架沖壓加工要點

① 導線架之內導腳(Inner lead)前端要求高平坦度,平坦部區域至少0.1 mm以上(大于金線直徑之三倍),因此必須采用壓印工程(coining)。

② 各內導腳間隔(Lead space)要求保持正確且均勻,壓印加工將使此間隔減小,故必須控制壓印深度及抑制導腳之橫向反曲(Twist)產生。

③ 內導腳之位置精度必須保持正確性以利后面工程wire bonding之確實黏著,對應之策是先沖切內導腳后沖切外導腳之沖壓加工順序要適正設計,以及沖壓加工程中設計調整站(correction Stage)以抑制沖壓加工時導線架導腳位置之偏移。

④ 導線架之平面性要求高以利后面工程輸送時及wire bonding時之安定性及暢順性。對應之策是沖切導腳時宜抑制其反曲量達最少程度及反曲方向一致,還有沖切加工前之導線架素材應先施加應力消除工程。

⑤ 導線架之內導腳扭曲或偏移等變形要求達到最小程度,以利后續工程之操作確實。解決之道在模具方面應注意壓料板之強壓設計,設定最適的模具間隙及作用組件(沖頭及母模)之刃部要保持最佳狀態,模具導引裝置剛性高。

3. 導線架沖壓模具設計要點

①模具間隙

導線架沖壓模具間隙為板厚之3~5%(銅系合金取3%,42合金取4~5%),至于壓料板與沖頭間隙將更小,宜小于模具間隙之50%。

②壓料板

壓料板之壓料力要求高以抑制沖壓加工所產生的扭曲變形及改善導腳沖切面品質,壓料位置宜集中于沖切荷重區域之附近(即punch guide部位),壓料板之壓料處采突出設計以提高局部的壓力使材料受到壓縮應力而防止扭曲或反曲現象之發生。

③沖切加工順序

適正的沖切加工順序設計是改善導腳之沖切變形或扭曲的最有效方法,欲藉由后續的退火作業以矯正導腳之沖切變形或扭曲是難以達成的。下列是沖切順序考量之基本原則:

A. 先沖切內導腳,后沖切外導腳。

B. 先沖切短導腳,后沖切長導腳或先沖切長導腳后沖切短導腳之方式皆可,切記不可采用短導腳與長導腳相互交叉式沖切之配置形式。

④母模形式

母模形狀采直段后推拔或全推拔方式設計;配合加工方式,母模形狀采直段后推拔型或全推拔型設計。前者之直段部長度設計3 mm,推拔角度1/2°,加工方法采用研磨加工,后者之推拔角度取,其加工方法采用線割放電加工。

⑤調整站設計

為增加模具之強度或使沖模有充分的固定空間,空站是連續沖模設計之重要一環。還有為抑制導線架于沖切加工過程之扭曲或變形發生,設計調整站是必須考慮的要點。

4. 模具剛性與導引方式

① 模具導引方式采用雙重導引,即主導柱(Main guide post)與輔助導柱(Sub guide post)并用方式。

② 外導柱數目采雙數設計,模具尺寸小于600 mm時六支外導柱設計,模具尺寸大800 mm時采八支外導柱設計。

③ 使用高剛性的滾柱型導柱(Roller guide)以提高導引精度及剛性。

④ 內導引裝置采用全導引型(亦稱為三模板全導方式),即內導柱通過沖頭板、壓料板及母模板。

5. IC導線架沖壓模具加工技術趨向

導線架沖壓模具需求趨勢

a. 模具朝小型化

由于線割放電加工(WEDM)技術之發展使其加工精度及表面品質得以提高,因此利用WEDM方式進行母模塊或壓料板入塊之加工漸有替代研磨加工之可能,如此可減少沖壓工程站數(空站之設計可減少)而使模具尺寸大幅縮小。為配合高速沖床之規格,多腳數導線架(100 pins以上)之沖切模具尺寸達1200 mm以上長度,故其沖壓生產方式必須采沖床串行布置型。

b. 模具組件朝小型化及高精度化

以多腳數導線架用導腳沖切沖頭為例,其形狀、尺寸之動向朝外形尺寸縮小、刃部長度減短、沖頭厚度更薄發展,而其精度動向朝高精密、低加工面粗度進展。為了達到如此高精度(尺寸公差±2 μm以下)及低表面粗度(0.3 μm Ra以下)之要求,使用高精度研磨設備及低表面粗度之線割放電加工機是必要的。

6. 導線架沖壓模具加工關鍵技術

①高精度/表面粗度研磨

A. 光學投影研磨。

B. 高速往復式研磨。

C. 工模治具研磨。

D. 鏡面抹磨加工(Lapping)。

②線割放電加工(WEDM)

A. 油式線割放電加工。

B. 水式線割放電加工。

C. 低變質層線割放電加工。

③模具材料及處理技術

A. 模具熱處理技術。

B. PVD、CVD、TD等。

C. 超硬模材鉆石薄膜被覆(Diamond coating)。

D. 超微粒子超硬模材。

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