T型銅帶絲芒缺陷產(chǎn)生原因分析及控制★

韓振斌，趙 昭，于國(guó)軍，劉 冬，王紅玲，劉建斌，魏 巍

（1.金昌鎳都礦山實(shí)業(yè)有限公司，甘肅 金昌 737100；2.金川集團(tuán)銅業(yè)有限公司，甘肅 金昌 737100）

引線框架用T型銅帶作為關(guān)鍵基材被廣泛應(yīng)用于芯片半導(dǎo)體封裝行業(yè)，其主要承擔(dān)著芯片與外部線路板電信號(hào)的傳遞以及散熱作用。由于T型銅帶具有特殊的幾何斷面尺寸，可省去沖壓時(shí)折彎工序，廣受市場(chǎng)青睞[1]。一般情況下，生產(chǎn)T型銅帶的主流工藝包括擠壓軋制法及高頻鍛壓-軋制法。為能很好地滿足高精度連續(xù)沖壓設(shè)備需求，上述方法生產(chǎn)的銅帶都需要按照客戶技術(shù)要求進(jìn)行剪邊處理。例如：尺寸規(guī)格為0.6 mm×2.0 mm/36 mm×94.5 mm的材料，其生產(chǎn)的精整毛坯總寬尺寸為98~100 mm，需采用圓盤剪對(duì)其進(jìn)行剪切至94.5 mm，以匹配沖壓模具。因T型帶形狀較為復(fù)雜，需要在保證對(duì)稱中心度的條件下才能進(jìn)行裁邊，而在剪切T型銅帶時(shí)，通常厚料凸起部分會(huì)通過(guò)帶有凹槽的合金定位導(dǎo)輪進(jìn)行固定，以保證帶材在剪切過(guò)程中不出現(xiàn)擺動(dòng)及兩側(cè)薄料不對(duì)稱等情況。在此工序階段生產(chǎn)中，帶材T臺(tái)側(cè)面常會(huì)出現(xiàn)刮蹭或壓傷現(xiàn)象，導(dǎo)致此材料在沖壓時(shí)產(chǎn)生絲芒缺陷。而封測(cè)元器件使用此類異常材料，則會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，造成電子芯片燒毀等，嚴(yán)重影響了電子產(chǎn)品的安全性，同時(shí)也給客戶帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)損失[2-7]。因此，在目前市場(chǎng)對(duì)銅帶品質(zhì)要求不斷提高的背景下，對(duì)帶材絲芒缺陷進(jìn)行改善顯得至關(guān)重要，本文通過(guò)結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)造成帶材絲芒缺陷的原因進(jìn)行了分析并提出相應(yīng)改善措施。

1 帶材絲芒缺陷產(chǎn)生的原因

在連續(xù)沖床上將T型銅帶沖制成異型引線框架時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分沖制產(chǎn)品存在絲芒現(xiàn)象，如圖1-1和1-2所示。通過(guò)將原材料用線切割后，并將其斷面放置于光學(xué)投影儀下進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)帶材凸臺(tái)側(cè)面位置存在“雙臺(tái)階”異常情況，如圖1-3和1-4所示。

圖1 沖壓不良制品和不良原材料圖片

一般情況下，T型銅帶出現(xiàn)“雙臺(tái)階”的位置可分為凸臺(tái)上沿、凸臺(tái)中間以及厚薄料交接位置。為能找到產(chǎn)生“雙臺(tái)階”的原因，現(xiàn)對(duì)T型鋼帶的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行具體分析。

1.1 型輥問題

1.1.1 軋輥修磨原因

在生產(chǎn)T型銅帶時(shí)，通常采用旋轉(zhuǎn)方向相反的軋輥進(jìn)行軋制。其中，上輥以帶有一定深度的凹槽作為型輥，下輥為平輥。在對(duì)型輥進(jìn)行開槽時(shí)，需要采用砂輪進(jìn)行反復(fù)修磨，由于砂輪磨損或人員操作問題，此過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致在軋輥孔槽內(nèi)形成“二級(jí)臺(tái)階”，進(jìn)而導(dǎo)致帶材出現(xiàn)“雙臺(tái)階”現(xiàn)象，臺(tái)階常出現(xiàn)于材料中間位置，如下頁(yè)圖2所示。

圖2 軋輥臺(tái)階及雙臺(tái)階異常材料圖

1.1.2 軋輥“爆角”原因

在帶材軋制過(guò)程中，由于型輥孔槽處軋制壓下力較大，導(dǎo)致此部位會(huì)黏附大量的氧化銅粉，進(jìn)而急劇增加軋輥孔型槽處的剛性，致使孔槽位置“過(guò)脆”，在生產(chǎn)過(guò)程中容易使型輥出現(xiàn)“爆角”現(xiàn)象，導(dǎo)致材料薄厚交接處出現(xiàn)凸起現(xiàn)象，此類材料形成的“雙臺(tái)階”一般位于薄厚料交接位置，如圖3所示。

圖3 軋輥爆角及異常材料圖

1.2 剪切導(dǎo)輪問題

1.2.1 定位導(dǎo)輪直度問題

T型銅帶在剪切過(guò)程中，需要采用合金定位導(dǎo)輪對(duì)其進(jìn)行定位，以確保帶材對(duì)稱中心度符合客戶技術(shù)要求。通常剪切設(shè)備定位裝置由兩個(gè)導(dǎo)輪組成，第一導(dǎo)輪的主要作用為防止銅帶放卷過(guò)程中出現(xiàn)擺動(dòng)，第二導(dǎo)輪的作用是保證帶材中心對(duì)稱度。進(jìn)行剪切作業(yè)時(shí)，需確保雙定位導(dǎo)輪型槽與圓盤剪剝離環(huán)型槽處于同一直度。若兩導(dǎo)輪直度出現(xiàn)偏離，則會(huì)導(dǎo)致帶材厚料側(cè)面出現(xiàn)刮蹭或壓傷，形成“雙臺(tái)階”現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 定位導(dǎo)輪直度及異常材料圖

1.2.2 定位導(dǎo)輪與帶材角度匹配問題

為能保證T型銅帶在沖壓過(guò)程中順利脫模，常需要求帶材厚料存在一定的傾斜角度，一般技術(shù)要求為5°~8°，如圖5所示。這就需要在進(jìn)行剪切作業(yè)時(shí)，保證導(dǎo)輪孔槽具有相匹配的角度。由于定位導(dǎo)輪使用合金材質(zhì)，質(zhì)地較硬，帶材在剪切過(guò)程中，若其修磨角度小于帶材傾角，則會(huì)出現(xiàn)壓傷現(xiàn)象，形成“雙臺(tái)階”。而修磨角度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致材料定位不穩(wěn)，出現(xiàn)晃動(dòng)，造成材料中心度偏差問題，致使材料報(bào)廢。因此，需根據(jù)帶材形狀合理設(shè)計(jì)導(dǎo)輪孔型傾角。

圖5 定位導(dǎo)輪傾角匹配性與材料對(duì)應(yīng)圖

2 控制及改善措施

通過(guò)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)可能造成帶材“雙臺(tái)階”問題的原因進(jìn)行了分析，為能有效解決此類問題的重復(fù)發(fā)生，現(xiàn)采取以下管控措施：

1）軋輥修磨問題。進(jìn)一步提升員工修磨技術(shù)，避免軋輥出現(xiàn)“二級(jí)臺(tái)階”現(xiàn)象；同時(shí)，定期對(duì)外圓磨床和砂輪進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保較高的磨床精度及砂輪質(zhì)量。

2）軋輥“爆角”問題。在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)員工需隨時(shí)觀察軋輥表面和帶材質(zhì)量情況，若軋輥黏附氧化銅粉過(guò)多，需及時(shí)用金相砂紙打磨或調(diào)整軋制工藝參數(shù)，確保輥面光亮、整潔；若軋輥出現(xiàn)“爆角”，需及時(shí)更換軋輥，確保軋制帶材薄厚料交接位置無(wú)凸起異常。

3）定位導(dǎo)輪直度問題。在對(duì)T型銅帶進(jìn)行剪切時(shí)，需采用直度工具對(duì)導(dǎo)輪直度進(jìn)行校準(zhǔn)，確保雙定位導(dǎo)輪及剪刀凹槽剝離環(huán)三者的孔型槽處于同一直度。

4）導(dǎo)輪孔型角度與帶材匹配性問題。在對(duì)導(dǎo)輪進(jìn)行開孔槽時(shí)，需優(yōu)先確定所生產(chǎn)帶材的實(shí)際傾角和寬度，通過(guò)采用工具顯微鏡或投影儀測(cè)量帶材各項(xiàng)尺寸參數(shù)，對(duì)所用導(dǎo)輪進(jìn)行修磨，確保模具與帶材高度相匹配。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐可知，導(dǎo)輪寬度與帶材匹配時(shí)，傾角大于帶材角度，剪切過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致帶材厚料上沿或中間位置出現(xiàn)壓傷；導(dǎo)輪傾角過(guò)小或接近0°時(shí)，帶材薄厚料交接位置會(huì)出現(xiàn)壓傷現(xiàn)象，一般導(dǎo)輪孔型寬度較帶材略寬0.1 mm，傾角略大1°~2°為宜。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)軋制生產(chǎn)過(guò)程中可能造成T型帶材出現(xiàn)絲芒異常的主要工序及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)性提出了有效的改善措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，取得較顯著的效果，基本上解決了帶材“雙臺(tái)階”問題，改善了帶材沖制后產(chǎn)生絲芒等現(xiàn)象，極大地提高了T型銅帶產(chǎn)品率，也保證了沖壓制品的可靠性。與此同時(shí)，也為國(guó)內(nèi)異型銅帶材加工行業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)。