隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及集成電路產(chǎn)能的擴張，集成電路產(chǎn)業(yè)在近幾年獲得了*的發(fā)展。在集成電路的生產(chǎn)中，引線框架是重要的輔助材料。為了保證引線框架的工作性能，必須對其特定區(qū)域進行局部貴金屬點鍍［１］。根據(jù)點鍍區(qū)控制方法的不同，可將點鍍分為履帶式點鍍、壓板式點鍍及輪式點鍍?nèi)N類型。壓板式點鍍的模具制作簡單，但鍍層厚度不均勻，在引線框架累積公差的影響下，長時間工作后會產(chǎn)生鍍區(qū)偏移。輪式點鍍具有效率高、鍍層厚度均勻等優(yōu)點，但對模具制作的要求高［２］。履帶式點鍍結(jié)合了壓板式點鍍和輪式點鍍的優(yōu)點，但是在設(shè)備制造上具有較高的技術(shù)難度，目前在國內(nèi)沒有實際應(yīng)用。在電鍍理論沒有革命性創(chuàng)新的情況下，目前的生產(chǎn)方式不會有太大的改變。本文對輪式點鍍模具的制造工藝進行了改進，解決了模具制造精度不高、鍍區(qū)尺寸控制不嚴密及背面滲漏貴金屬等問題。這對降低輪式點鍍的生產(chǎn)成本及減少污染有重要的現(xiàn)實意義。

高精度輪式點鍍模具加工方案

電鍍輪做高速旋轉(zhuǎn)運動，其內(nèi)部放置陽極噴頭，通過噴射貴金屬鍍液對待鍍材料帶進行局部點鍍。待鍍材料帶以相同的線速度跟隨電鍍輪走料，其上有壓力可調(diào)的柔性掩模帶，以保證材料帶緊貼模具。電鍍輪制造中最為常見的問題是電鍍輪的形位精度低、尺寸精度差。現(xiàn)代高速生產(chǎn)中材料帶的速度為１５ｍ／ｍｉｎ左右，換算到電鍍輪上大約為１～２ｒ／ｓ。此速度下電鍍輪的圓跳動比較明顯，造成生產(chǎn)中材料帶顫抖并出現(xiàn)皺紋或卷帶，使得產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)進度受到影響。另外，由于電鍍輪制造精度不高，為彌補可能產(chǎn)生的鍍區(qū)誤差，必須對點鍍區(qū)域進行適當(dāng)擴大，以保證高質(zhì)量的鍍層能夠覆蓋實際需要的區(qū)域，這使得貴金屬鍍液的消耗增加。只要提高電鍍輪及模具的制造精度，就能提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本，同時還能減少貴金屬鍍液的消耗，從而減少污染。本文提出一個具有實際使用價值的高精度輪式點鍍模具加工方案：將現(xiàn)有的輪式點鍍模具的加工精度提高，最終提高點鍍產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

獲得引線框架單元的準(zhǔn)確尺寸

引線框架的尺寸直接影響電鍍輪的尺寸設(shè)計。實際生產(chǎn)中，引線框架的尺寸會隨著模具訂單一同送達，但是僅憑這樣的*是無法精確設(shè)計電鍍輪的。精確的電鍍輪設(shè)計尺寸來源應(yīng)該是生產(chǎn)中的引線框架材料帶。引線框架通常較薄、容易變形，傳統(tǒng)的測量方法是通過卡尺對每個尺寸進行簡單測量。當(dāng)設(shè)計及制造對測量精度的要求較高時，這種測量方法的效率低，而且測量精度不足以保證精確設(shè)計［３］?，F(xiàn)采用如下方法進行測量：使用分辨率為１μｍ的影像測量儀對生產(chǎn)線使用的引線框架帶材進行連續(xù)ｎ個引線框架單元的長度測量，獲得的長度精確到微米級別，再除以ｎ就是每個引線框架單元的長度，以ｍｍ為單位，保留小數(shù)點后４位。圖１為引線框架帶材樣品。如圖１所示，每個單元的精確尺寸由連續(xù)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(wěn)定，獲得的尺寸*為Ｌ。

精確計算電鍍輪工作面的直徑

在一個電鍍輪的工作面周長上安排的遮掩模具定為奇數(shù)Ｎ，這樣在長期的旋轉(zhuǎn)中不容易導(dǎo)致周期性的震顫。很多電鍍輪生產(chǎn)企業(yè)對于電鍍輪工作面直徑設(shè)計，通常是計算過程中沒有考慮生產(chǎn)的實際情況，直接使用ＮＬ／π作為電鍍輪工作面的直徑。這個計算失誤在于獲得*Ｌ的溫度是常溫，而電鍍輪工作環(huán)境溫度根據(jù)鍍液的不同大致在８０～１２０℃，此時引線框架及電鍍輪的尺寸都會因溫度的升高而變大。電鍍輪的制造材料是聚醚醚酮，而引線框架的材料是銅基合金，這兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致工作條件下帶材和電鍍輪接觸面長度出現(xiàn)差異，這在高精度制造中是不可忽略的［４］。由于定位誤差導(dǎo)致的帶材卷帶事件常有發(fā)生。為了避免帶材起皺或卷帶，應(yīng)加大定位容許誤差，但最終鍍區(qū)的尺寸精度下降。為解決在工作環(huán)境下帶材和電鍍輪的尺寸偏差，現(xiàn)提出如下的電鍍輪制造尺寸精確公式：ＤＣ＝ＮＬ（１＋αＹ（ＴＧ－ＴＣ））π（１＋αＰ（ＴＧ－ＴＣ））（１）式中：ＤＣ為常溫下的電鍍輪直徑；Ｎ為電鍍輪一周布下的硅膠模個數(shù)；Ｌ為單個引線框架的圓周方向長度，來源于上一步的測量；αＹ為引線框架材料的熱膨脹系數(shù)；αＰ為電鍍輪材料的熱膨脹系數(shù)；ＴＧ為電鍍輪的工作溫度；ＴＣ為常溫。這個公式的作用在于保證引線框架材料帶與電鍍輪的工作面在工作溫度時的對應(yīng)長度完全重合，從而保證了加工定位的準(zhǔn)確性。此計算結(jié)果與忽略溫度的計算結(jié)果相差０．３％左右，在高速旋轉(zhuǎn)下這樣的差異不可忽略。此計算結(jié)果保留小數(shù)點后３位，單位為ｍｍ。

電鍍輪的精確加工方法

在實際生產(chǎn)中經(jīng)常有這樣的情況：生產(chǎn)一段時間之后電鍍輪的圓度下降，帶料起皺或者被拉扯，生產(chǎn)質(zhì)量嚴重受到影響。這些問題的根源來自電鍍輪制造時的粗疏。很多電鍍模具制造企業(yè)都用聚醚醚酮作為電鍍輪的制造材料，制造電鍍輪時直接把聚醚醚酮坯料裝夾在加工中心上進行加工。而實際上，聚醚醚酮在強度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(dǎo)致的整體細微變形，*在生產(chǎn)中被逐漸放大，致使生產(chǎn)質(zhì)量下降。本文給出一種能夠保證電鍍輪長時間工作而不變形的加工方法：首先，夾持坯料左側(cè)，加工出右面平面并同時鉆孔攻絲；然后，用４５＃鋼制造一個圓盤，鉆上同樣的孔位置并攻絲，把坯料卸下并用螺釘緊固在鋼制圓盤之上；再次裝夾時夾緊鋼盤進行加工，注意*去掉初次裝夾時夾緊的坯料區(qū)域，保證遠離電鍍輪最左端５０ｍｍ以上即可。此方法利用一個鋼盤替代聚醚醚酮坯料進行裝夾，避免了加工裝夾對產(chǎn)品的應(yīng)力殘留，保證了電鍍輪產(chǎn)品長時間工作后形位精度不改變。電鍍輪加工精度在０．０１ｍｍ以下即可，普通四軸加工中心的加工精度都能達到這個要求。電鍍輪最重要的工作面加工完畢之后不再裝夾，而是直接對遮掩模槽位進行加工。應(yīng)注意，電鍍輪上的螺孔必須和最終生產(chǎn)設(shè)備上的驅(qū)動裝置匹配，這樣就完全實現(xiàn)工作狀態(tài)的動平衡，在高速旋轉(zhuǎn)中不會出現(xiàn)太大的振動。

創(chuàng)新的遮掩模設(shè)計

實際上對點鍍區(qū)域進行的位置控制，最終還是依靠柔性材料遮掩模實現(xiàn)，因此，遮掩模的設(shè)計直接影響點鍍區(qū)域的尺寸精度。目前多數(shù)點鍍模具制造企業(yè)制造的雙組分硅膠遮掩模都存在點鍍區(qū)域邊緣細微滲漏，導(dǎo)致產(chǎn)品鍍區(qū)邊緣模糊，甚至非鍍區(qū)的背面也有部分滲漏。為解決鍍區(qū)附近的貴金屬滲漏及模糊邊緣問題，現(xiàn)提出如下遮掩模設(shè)計改進方案：在遮掩模的工作開口部分增設(shè)一圈高０．１０ｍｍ、寬０．１２ｍｍ的刃口，并進行倒圓處理。這樣在掩模帶的壓力下，刃口能夠完全封閉住貴金屬鍍液的滲漏，產(chǎn)生鮮明銳利的鍍區(qū)邊緣，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證鍍區(qū)尺寸精度。此遮掩模由雙組分硅膠制成，制造過程應(yīng)注意尺寸是否縮水。由于材料本身的特性，其能保持正常生產(chǎn)的效果為十個月左右，此后必須更換新的遮掩模。

陶瓷定位釘?shù)倪x擇

陶瓷定位釘是電鍍模具特殊的專用零件，它直接影響引線框架帶材在電鍍輪上的相對位置。目前行業(yè)通常使用Ｄ１．５０ｍｍ的陶瓷定位釘，而定位孔為１．６０ｍｍ，如此大的空隙是為了容納設(shè)計與制造中的不準(zhǔn)確帶來的誤差。如果嚴格執(zhí)行之前的設(shè)計與制造流程，可以使用Ｄ１．５６ｍｍ的陶瓷定位釘。這樣鍍區(qū)將會被嚴格定位限制，加上之前的遮掩模精確尺寸設(shè)計，就會有精度極高的鍍區(qū)邊緣尺寸控制。嚴格執(zhí)行以上五個步驟，能夠把鍍區(qū)尺寸精度控制在單邊偏差０．０３ｍｍ之內(nèi)，而目前行業(yè)內(nèi)通常的精度為單邊偏差０．２０ｍｍ，在精度上提升了一個數(shù)量級，能夠更好控制產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。圖２為完成的輪式點鍍模具。圖２中可見白色定位釘。