20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體封裝技術(shù)得到了很大的發(fā)展，尤其是高可靠性產(chǎn)品高性能化和小型化的要求更加促進(jìn)了高密度、高集成化IC芯片封裝技術(shù)的發(fā)展，使得大規(guī)模集成電路在電子學(xué)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]，從目前的形式來(lái)看，雖然集成電路(IC)封裝工業(yè)似乎正把注意力集中于無(wú)引腳封裝的發(fā)展(諸如BGA與QFN等)，但是引腳產(chǎn)品，特別是方形表面貼裝封裝器件仍然在IC市場(chǎng)上扮演重要的角色，更應(yīng)值得一提的是集成電路引腳的切筋打彎工作原本應(yīng)是集成電路封裝的后道工序，但事實(shí)上越來(lái)越多的未經(jīng)過(guò)引線成形的集成電路進(jìn)入到用戶手中。其主要原因分析有以下幾點(diǎn)：首先，高端器件大多配有適配器，設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際需求在不進(jìn)行焊接的前提下進(jìn)行程序燒錄和模擬仿真等試驗(yàn)；其次，該類芯片的出現(xiàn)給設(shè)計(jì)者在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中留有較大的選擇空間。這就存在一個(gè)問(wèn)題，就是在進(jìn)行焊接前需對(duì)被焊接的器件進(jìn)行引線成形（如圖1所示），而引線成形工藝對(duì)產(chǎn)品的可靠性起著至關(guān)重要的作用，本文主要論述了QFP等封裝形式集成電路的引線成形工藝，并通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝和模具完成器件引線的手工成形，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了目前國(guó)內(nèi)外集成電路引線成形設(shè)備及其相關(guān)的技術(shù)要求。
1：集成電路引線成形前后對(duì)比圖示

1 集成電路引線成形工藝技術(shù)要求

引線成形的主要目的是一方面保證器件引線能夠焊接到PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤上；另一方面主要解決應(yīng)力釋放問(wèn)題，PCB組件焊接完成并調(diào)試通過(guò)后，將進(jìn)行振動(dòng)和高低溫沖擊等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)，在這種環(huán)境應(yīng)力條件下，將對(duì)器件本體和PCB焊點(diǎn)強(qiáng)度形成一定的考驗(yàn)，通過(guò)對(duì)集成電路引線成形，將對(duì)環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)過(guò)程中形成的一部分應(yīng)力加以消除，消除應(yīng)力主要體現(xiàn)在成形元器件引線根部和焊接點(diǎn)之間的所有引線或?qū)Ь€上，以保證兩個(gè)制約點(diǎn)間的引線或?qū)Ь€具有自由伸縮的余地，防止由于機(jī)械振動(dòng)或溫度變化對(duì)元器件和焊點(diǎn)產(chǎn)生有害的應(yīng)力，對(duì)提高產(chǎn)品可靠性起到關(guān)鍵的作用，因此集成電路引線成形越來(lái)越受到產(chǎn)品生產(chǎn)部門的重視。

除特殊情況外，集成電路引線有如圖2所示三種出線方式，分別為頂部出線方式、中部出線方式及底部出線方式[2]，但無(wú)論哪種出線方式，其成形機(jī)理不會(huì)有太大的差別，只是在工藝控制上有所不同。根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)及按照標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，集成電路引線成形有如下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)：
2：集成電路引線幾種出線路方式

（a）肩寬（A ）：即引線根部到[敏感詞]個(gè)彎曲點(diǎn)的距離，如圖2所示，成形過(guò)程中器件兩邊肩寬應(yīng)基本保持一致，引線不得在器件本體根部彎曲，器件本體到引線彎曲點(diǎn)間平直部分距離A，其小尺寸為2倍引線直徑或0.5mm，在這種條件下，還應(yīng)綜合考慮相對(duì)應(yīng)PCB焊盤的尺寸，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（b）焊接面長(zhǎng)度（B）：即引線切割點(diǎn)到第二個(gè)引線彎曲點(diǎn)的距離，如圖2所示，為了保證焊接的可靠性，對(duì)于圓形引線而言，應(yīng)保證引線搭接在焊盤上的長(zhǎng)度小為3.5倍的引線直徑，[敏感詞]為5.5倍的引線直徑，但不應(yīng)小于1.25 mm；對(duì)于扁平引線而言，應(yīng)保證引線搭接在焊盤上的長(zhǎng)度小為3倍引線寬度，[敏感詞]為5倍引線寬度，引線切腳后的端面離焊盤邊緣至少為0.25 mm，扁平引線寬度小于0.5 mm時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不小于1.25 mm；

（c）站高（D ）：即成形后元器件本體與安裝面間的距離，如圖2所示。其間距小為0.5 mm，[敏感詞]距離為1 mm。在元器件引線成形過(guò)程中，提供一定尺寸的站高是非常必要的，其主要原因也是考慮到應(yīng)力釋放的問(wèn)題，避免元器件本體與PCB表面間形成硬接觸后而造成應(yīng)力無(wú)釋放空間，進(jìn)而損傷器件。另一方面，在三防和灌封過(guò)程中，三防漆及灌封膠能夠有效浸入芯片本體底部，固化后將有效提高芯片對(duì)PCB的附著強(qiáng)度，增強(qiáng)抗振效果。

（d）引線彎曲半徑（R）：如圖2所示，為了保證集成電路引線成形后，其引線焊接面具有良好的共面度 (不大于0.1 mm)，由于成形過(guò)程中，器件引線存在反彈，不同材料和不同引線厚度（直徑）的反彈系數(shù)存在一定的差別，因此引線成形過(guò)程中應(yīng)控制好引線彎曲半徑，確保成形后引線焊接面共面度良好，翹曲不超過(guò)0.25 mm，IPC610D中規(guī)定了當(dāng)引線厚度小于0.8 mm時(shí)，小引線彎曲半徑為引線厚度的1倍；當(dāng)引線厚度（或直徑）大于0.8 mm時(shí)，小引線彎曲半徑為引線厚度的1.5倍～2.0倍。實(shí)際成形過(guò)程中一方面借鑒上述經(jīng)驗(yàn)值，另一方面通過(guò)理論計(jì)算進(jìn)行確定，需確定的主要參數(shù)為成形模具的圓角半徑和引線的內(nèi)側(cè)圓角半徑，其計(jì)算方法如下：

其中：

R— 引線彎曲內(nèi)側(cè)圓角半徑

r —成形模具圓角半徑

σs—材料屈服極限,MPa

E—材料彈性模數(shù)

t—引線厚度（或引線直徑）,mm

（e）引線成形的共面性：共面性是[敏感詞]落腳平面與[敏感詞]引腳之間的垂直距離如圖3所示。共面性是集成電路引線成形的一個(gè)重要參數(shù)之一，如果器件的共面性不好，超過(guò)規(guī)定的允許范圍，將造成器件本體受力不均，影響產(chǎn)品整機(jī)可靠性，JEDEC規(guī)定了器件引線成形共面性為0.101 6 mm。引起共面性不良的主要因素有以下幾個(gè)方面：首先是成形模具的檔條設(shè)計(jì)不合理，共面性較差，需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；另一方面也與操作人員的操作穩(wěn)定性以及在周轉(zhuǎn)過(guò)程中引起器件引線翹曲都有很大關(guān)系。成型后的集成電路引線共面性的評(píng)估通常情況下通過(guò)外觀進(jìn)行定性判定，其方法是將成形后的集成電路放到平面度良好的平面上，用10倍放大鏡側(cè)面觀察各引腳在平面上的位置情況，有條件的單位可購(gòu)置輪廓儀或光學(xué)引腳掃描儀進(jìn)行定量測(cè)量。
3：集成電路引線共面性定義

（f）引腳歪斜：引腳歪斜是指相對(duì)于封裝的中心線測(cè)量，其成形的引腳從其理論位置的偏移。通常情況下可通過(guò)外觀進(jìn)行定性判斷，其主要方法是將成形后的集成電路放置于待焊接的PCB焊盤上，觀察引腳與PCB焊盤的相對(duì)位置，應(yīng)保證[敏感詞]側(cè)面偏移不得超過(guò)引線寬度的25%，如圖4所示。
4：集成電路引線[敏感詞]側(cè)面偏移

這是[敏感詞]要求，另一方面可通過(guò)輪廓投射儀和光學(xué)引腳掃描系統(tǒng)進(jìn)行[敏感詞]測(cè)量，其引腳歪斜應(yīng)小于0.038 mm。引腳歪斜的原因可能與許多因素有關(guān)，包括成形、引腳切割、成形和引腳結(jié)構(gòu)本身。引腳歪斜的不同類型及其原因見表1。

2 成形方法

隨著未經(jīng)引線成形的芯片不斷在產(chǎn)品中的應(yīng)用，其引線成形已經(jīng)越來(lái)越得到重視，部分芯片由于其價(jià)格昂貴，成形難度較大，已經(jīng)成為多數(shù)軍工生產(chǎn)部門的瓶頸，部分單位已經(jīng)著手研究或購(gòu)置相關(guān)的模具和設(shè)備來(lái)解決燃眉之急。從成形方式上分，集成電路引線成形主要分為手工成形和設(shè)備成形兩種，各種成形方法無(wú)外乎基本的固體成形機(jī)制和復(fù)雜的滾輪成形系統(tǒng)兩種。后者已經(jīng)發(fā)展到接納不同的封裝類型和工藝要求。手工成形主要是根據(jù)芯片外形尺寸和PCB焊盤的尺寸等相關(guān)信息制作相關(guān)的模具，通過(guò)手工的方法完成芯片的引線成形，其優(yōu)點(diǎn)是成形的靈活性較大、成形周期短，能夠解決多品種小批量的引線成形問(wèn)題，其缺點(diǎn)是成形的一致性差，工作效率低，工藝上不易控制。設(shè)備成形，顧名思義就是通過(guò)專用設(shè)備完成集成電路引線成形的一種方式，其主要優(yōu)點(diǎn)是成形一致性好，成形尺寸控制精準(zhǔn)，易于實(shí)現(xiàn)單品種的批量成形，其缺點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格昂貴。

2.1 集成電路手工成形原理

集成電路引腳成形后有多種形狀，其中π形引腳是目前表面貼裝集成電路引腳成形為流行的形式，它適用于QFP和SOP類集成電路產(chǎn)品，符合集成電路片狀化和微型化發(fā)展需求[3]，[敏感詞]介紹的π形引腳模具是通過(guò)剛性折彎工藝過(guò)程來(lái)完成引線成形，成形的基本原理如圖5所示。成形模具由三部分組成，分別包括成形壓緊機(jī)構(gòu)、上模具、下模具、成形斜劈以及模具固定等組件。成形前將下模具固定到成形壓緊機(jī)構(gòu)平臺(tái)上，將集成電路安裝到下模具的凹槽內(nèi)，按圖5所示將上模具合到下模具指定位置，調(diào)節(jié)頂緊機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)旋鈕使頂緊機(jī)構(gòu)的壓緊模塊壓住上模具，其主要目的是保證成形過(guò)程中引線根部不受力，并形成一定的肩寬（肩寬按照技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定）。上模固定完成后，用成形斜劈對(duì)引線進(jìn)行成形，成形過(guò)程如圖6所示。

5：手工成形模具示意圖

6：成形模具示意圖

需要說(shuō)明的是：過(guò)程（a）是通過(guò)成形斜劈將引線形成過(guò)程（b）的形狀，即引線彎曲后形成斜向下并與第二個(gè)下模具彎角相接觸的形狀；過(guò)程（b）主要是完成引線第二個(gè)彎角的成形，成形的關(guān)鍵是成形斜劈著力位置，其著力點(diǎn)到引線[敏感詞]個(gè)彎曲點(diǎn)的距離為1倍的站高，成形斜劈按斜向下45°角的方向進(jìn)行成形。QFP封裝集成電路引線出線方式為四邊出線，因一次成形只能完成一側(cè)方向，因此單邊成形完成后，按照相同工藝對(duì)集成電路的另一側(cè)引線進(jìn)行成形，然后旋轉(zhuǎn)壓緊機(jī)構(gòu)，將集成電路旋轉(zhuǎn)90°，用同樣的工藝手段完成其余引線的成形。

成形的后一道工序是對(duì)成形后的引線按照設(shè)計(jì)要求和工藝要求進(jìn)行切腳，切腳的主要工具是剪刀或斜口鉗，在保證足夠的焊接面長(zhǎng)度的前提下，應(yīng)避免切割過(guò)程中出現(xiàn)表1所示的問(wèn)題，若出現(xiàn)上述問(wèn)題，可用適當(dāng)尺寸的針頭或手術(shù)刀在10倍～20倍放大鏡下進(jìn)行調(diào)整，直至滿足要求為止。

2.2 手工成形模具設(shè)計(jì)

以48腳CQFP芯片為例，介紹一種手工成形的模具設(shè)計(jì)過(guò)程，芯片為底部出線方式，其引腳厚度為：0.13 mm；引線間距為：0.508 mm；長(zhǎng)寬尺寸為：8.00 mm×8.00 mm；芯片厚度：1.66 mm，如圖7所示。底部出線形式的芯片成形的主要技術(shù)難點(diǎn)是常規(guī)條件下芯片無(wú)法在下模具位置進(jìn)行定位，成形過(guò)程中容易使芯片移位，影響成形效果和質(zhì)量，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，在上下模具適當(dāng)位置設(shè)置定位銷，保證芯片放入后，其相對(duì)位置保持固定，如圖8所示。
7：芯片外形尺寸

8：定位銷確定及安裝方式

（a）成形尺寸要求：按照本文2中的工藝技術(shù)要求以及有關(guān)規(guī)定，同時(shí)結(jié)合PCB焊盤的實(shí)際尺寸，確定器件成形的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，如圖9和表2所示。
CQFP48引線成形尺寸標(biāo)注示意圖

CQFP48芯片引線成形技術(shù)指標(biāo)及要求

（b）模具設(shè)計(jì)：包括上模、下模以及成形斜劈，如圖10所示。模具使用的材料為2A12，制作過(guò)程中應(yīng)保證其表面粗糙度小于0.8μm。下模具二個(gè)引線彎曲處應(yīng)進(jìn)行倒角處理，其半徑為0.20 mm?？紤]引線成形后存在反彈引起焊接面趾端翹曲，圖9中β斜度角設(shè)置為3°～7°，跖端反彈角θ設(shè)置為0°～8°。
        上下成形模具尺寸要求

2.3 設(shè)備成形

隨著國(guó)內(nèi)集成電路引線成形需求的不斷增多，各科研院所等單位在工藝上不斷尋求和探索相關(guān)的解決辦法，其絕大多數(shù)都是自制工裝和模具，加之操作者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠在短期內(nèi)解決集成電路引線成形的實(shí)際需求，成形后的器件在高可靠性產(chǎn)品中承受住了各種環(huán)境應(yīng)力的試驗(yàn)條件，能夠滿足產(chǎn)品可靠性要求。但從成形工藝的角度看，設(shè)備成形因其成形一致性好、控制精度高和成形效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)成為目前密腳間距集成電路引線成形的發(fā)展趨勢(shì)。從調(diào)研情況來(lái)看，除國(guó)內(nèi)集成電路專業(yè)生產(chǎn)廠家具備引線成形能力外（集成電路封裝工序之一），還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何單位能夠生產(chǎn)該類的成形設(shè)備（即使有，也沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化），其主要精力放在了軸向和徑向分立器件的成形上。相比之下，國(guó)外在單機(jī)引線成形方面起步較早，在工藝技術(shù)上較為成熟，該類設(shè)備近年來(lái)已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，比較典型的是美國(guó)Fancort公司和Manix公司生產(chǎn)的成形設(shè)備，該類設(shè)備主要分為固定式成形和可調(diào)式兩種，固定式成形設(shè)備主要根據(jù)器件的外形尺寸和成形工藝要求更換相關(guān)的模具組件，成形一次完成，一套模具只能完成相同尺寸和工藝參數(shù)要求器件的引線成形；可調(diào)式成形設(shè)備由于其肩寬、站高和切腳長(zhǎng)度可調(diào)，故而應(yīng)用范圍較廣，是目前用戶[敏感詞]的成形設(shè)備。

一切內(nèi)容僅供參考。