元器件成型实用工艺要求规范.docx
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元器件成型实用工艺要求规范
元器件成型工艺规范
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1.目的:
规范常用通孔插装元器件的成型工艺，加强元件前加工和成型的质量控制，避免和减少元件成型不良和报废，保障元器件的性能，提高产品可靠性。
2.适用范围:
本规范仅适用于所有产品的生产操作、品质检验及控制、SOP文件制作依据，规范要求及所引用的规范文件如果与客户要求冲实,按照客户的要求执行。
3.职责与权限:
3.1工程部IE工程师和IE技术员负责按本规范制定SOP，指导生产加工；
3.2品质部IPQC负责按本规范对SOP及生产操作进行查检。
3.3工程部经理负责本规范有效执行。
4.名词解释:
4.1元器件引线（Component/DeviceLead）：
从元器件延伸出的用于机械和/或电气连接的单根或绞合金属线，或成型导线。
4.2元器件引脚（Component/DevicePin）：
不损坏就难以成形的元器件引线。
4.3通孔安装：
利用元器件引线穿过支撑基板上孔与导体图形作电气连接和机械固定。
4.4引线折弯：
为使元器件便于在印制板上安装固定或消除应力，人为在元器件引线施加外力，使之产生的永久形变。
4.5封装保护距离：
安装在镀通孔中的组件，从器件的本体、球状连接部分或引线焊接部分到器件引线折弯处的距离，至少相当于一个引线的直径或厚度或0.8mm中的较大者。
下图展示了3种典型元器件的封装保护距离的具体测量方式。
4.6变向折弯：
引线折弯后引线的伸展方向有发生改变，通常是90°
4.7无变向折弯:
引线折弯后引线的伸展方向没有发生改变。
非变向折弯通常用于消除装配应力或在装配中存在匹配问题时采用。
如：
打Z折弯和打K折弯。
打Z折弯打K折弯
4.8抬高距离：
安装于印制板上的元器件本体底部到板面的垂直距离。
4.9成形工具：
包括尖嘴钳，斜口钳，自制或采购的成形工装等用于元器件成形的所有工具。
5.规范内容：
5.1前加工通用作业规范
操作过程中的静电防护参考《防静电系统管理规范》
5.2成形工具的校验
5.2.1首次使用的成形工具，需要有相关设计人或领用人的检验签名及准用标签许可，方可使用。
5.2.2已经有使用历史的成形工具，再次使用前要校验或调节，满足成形尺寸的参数要求后方可使用。
5.2.3成形工具在使用一定时间或成形一定数量的元器件后，必须按照工装使用说明校验或调节，满足成形尺寸的参数要求后方可使用。
5.3元器件的持取
5.3.1在成形过程中，除极特殊情况下，手工持取元器件一般是持取元器件本体，禁止持取元器件引线，以防止污染元器件引线，从而引起焊接不良，如果直接持取必须有戴指套。
5.3.2对于电阻，二极管，电容等非功率半导体元器件，其本体一般没有金属散热器，所以可以直接持取本体；对于功率半导体元器件，如TO-220，TO-247封装的元器件，手工持取元器件本体时，禁止触摸其散热面，以免影响散热材料的涂敷或装配，如绝缘膜因其它杂质而破损失效及陶瓷基片破裂。
5.3.3器件手工折弯时的元件持取方法：
不能直接持取本体而进行管脚折弯，必须持取元件管脚部份进行折弯，同时需要戴指套操作。
下图是两种成型方式对比：
正确的持取元器件折弯。
以TO-220封装元件为例，尖嘴钳在距离本体适当的位置（通过d，R计算后的距离）夹紧引线，然后在引线一侧施加适当压力折弯引线（满足装配要求的折弯角度），如图1。
错误的持取元器件折弯。
以TO-220封装元件为例，手在本体端施加压力，这有可能引起引线与本体之间的破裂，而这种损伤在外观检查很难发现，甚至有可能在产品的短期使用也无法发现，如图2。
图1图2
5.3.4对于小批量验证加工可以使用手工折弯成形，而批量大于等于30pcs的产品或者量产及中试，不能手工折弯成形。
5.4引脚折弯及参数的选择
注意：
引线打K时，通常要求凸起部分一般不能超出元器件的丝印最大外框（Placement层），同时要保障引线间距满足电气间隙的要求，对于实在无法满足的在试验验证没有问题后才可以超出元器件的丝印外框。
5.4.1封装保护距离d
下表列出了普通轴向和径向元器件，功率半导体元器件的封装保护距离的最小值：
引线的直径D
或者厚度T
封装保护距离最小值d
塑封二极管
电阻
玻璃二极管，陶瓷封装电阻、电容,金属膜电容
电解电容
功率半导体器件封装类型
TO-220
及以下
TO-247
及以上
D（T）≤0.8mm
0.8mm
1.0mm
2.0mm
3.0mm
2.0mm
3.0mm
0.8mm＜D（T）＜1.2mm
不小于D或者T
2.0mm
3.0mm
4.0mm
/
/
1.2mm≤D（T）
不小于D或者T
3.0mm
4.0mm
/
/
/
注：
对功率电晶体，最好是按大小脚台阶距离本体的距离作为封装设计依据和模具制作尺寸，否则，模冶具的设计将非常困难。
以上的封装保护值只是最小值要求。
5.4.2折弯内径R
根据引线直径D（圆柱形引线）和厚度T（四棱柱形引线）的不同，元器件引线内侧的折弯半径R的值参
下表：
引线的直径D或者厚度T
引线内侧的折弯半径R（优选值）
D（T）＜0.8mm
不小于D或者T（优选值1.0mm）
0.8mm≤D（T）≤1.2mm
不小于1.5×直径D或者厚度T（优选值1.5mm，2.0mm）
1.2mm＜D（T）
不小于2.0×直径D或者厚度T（优选值2.5mm，3.0mm）
由于是内径，那么元器件引线的相对外径就是R＋D（T）。
5.4.3折弯角度ω
折弯角度是本次引线折弯后折弯部分的引线与原来未折弯部分引线的夹角，通常该角度大于等于90°小于180°。
折弯角度ω的优选值参考下表：
折弯类型
折弯角度ω（公差＋3°）优选值
变向折弯
90°
非变向折弯
120°，135°，150°
5.4.4偏心距V
对于存在特殊装配关系或者电气绝缘的元器件，例如某些功率元器件装配了散热器，通常使用非变向折弯引线以消除应力，根据引线的直径D或者厚度T的不同，偏心距的选择也有不同的要求（参考无变向折弯图片）。
引线的直径D或者厚度T
偏心距V优选值
D（T）＜0.8mm
不小于D或者T（优选值1.0，2.0，3.0mm）
0.8mm≤D（T）＜1.2mm
2.0mm，3.0mm
1.2mm≤D（T）
3.0mm，4.0mm
5.4.5K值
需要明确的是，K是一个高度值，它不仅跟引线直径D或厚度T有关，还受到折弯内径R和模具的影响，这里提供的是一个经验数据。
引线的直径D或者厚度T
K值（MAX）优选值
D（T）＜0.8mm
2.5mm
0.8mm≤D（T）＜1.2mm
3.5mm
1.2mm≤D（T）
4.0mm
5.5轴向元器件的成形
5.5.1卧装成形
5.5.1.1根据PCB上元器件的孔位中心距离确定元器件的引脚间距。
5.5.1.2如果没有特殊说明，以卧式水平安装在电路板上的具有轴向引线的元件的主体（包括末端的铅封或焊接）必须大体上处于两个安装孔的中间位置。
如下图所示，尽量满足X－Y≤±0.5mm。
5.5.1.3对于非金属外壳封装且无散热要求的二极管（过电流小于2A或功率小于2W）、电阻（功率小于1W）等可以采用卧装贴板成形方式。
明确贴板成形的元器件，波峰焊后最大抬高距离不大于0.7mm。
特征参数如下图。
5.5.1.4对于金属外壳封装（如：
气体放电管）或有散热要求的二极管（过电流大于等于2A或功率大于等于2W）、电阻（功率大于等于1W），必须抬高成形。
明确需要抬高成形的元器件，最小抬高距离（h）不小于1.5mm。
特征参数如下图。
5.5.2立装成形
5.5.2.1根据PCB上元器件的孔位中心距离确定元器件的引脚间距。
可以通过元器件顶部2个折弯位置的距离来控制引线插件的距离；适用于二极管、电阻、保险管等等。
5.5.2.2除非使用或者借助辅助材料保障抬高和支撑（例如：
瓷柱或磁珠），否则如果不折弯本体下部引线，则要求元器件必须垂直板面（或倾斜角度满足相关要求），同时波峰焊后应该保障抬高距离（h）要求大于0.4mm，小于3.0mm。
特征参数如下图。
5.5.2.3通过控制打K或Z的位置可以控制元器件本体距离板面的距离。
特征参数如下图。
5.5.2.4对于功率大于2W以上的电阻，由于打K（Z）成形而造成引线长度不足的，在设计时需要注意本体顶部的伸出引线需要勾焊加长，以满足插件要求。
5.6径向元器件的成形
5.6.1立装成形
为了防止元器件的封装材料插入焊孔而影响透锡，立装元器件的引线一般需要打K成形。
通常我公司来料的电容已经预成形引线了，对于没有成形的，参考以下成形方式，禁止打Z成形。
通过控制打K的位置可以控制元器件本体距离板面的距离，元器件本体抬高距离板面h不小于1.5mm。
适用于陶瓷封装的压敏电阻，热敏电阻，电容等等。
特征参数如下图。
5.6.2卧装成形
适用于陶瓷封装的压敏电阻，热敏电阻，电容、电解电容等，要求波峰焊后元器件至少有一边或一面与印制板接触。
特征参数如下图。
5.6.3功率半导体元器件的立装成形
5.6.3.1为防止引线台阶开裂，Z形折弯到引线的台阶的距离必须保证大于等于0.5mm，即没倒角前的卡具凸起距离台阶的最小距离不小于1.0mm（即在引线台阶上下各0.5mm范围内无引线折弯形变）。
下右图明确的指示了具体的Z形折弯到引线台阶的测量方法，它是没有倒角的折弯凸起到台阶的最短距离。
由于在实际的成形卡具上，并没有凸起，取代的是倒角R，同时卡具加工倒角前是有凸起的，所以可以更加准确的设计卡具。
特征参数如下图。
5.6.3.2对于TO-220封装的功率半导体器件允许在引线台阶以上位置折弯，特征参数如下图。
5.6.4功率半导体元器件的卧装成形
5.6.4.1分为引线前向和引线后向折弯，特征参数如下图。
5.6.4.2应该根据实际PCB的尺寸选择装配长度H。
5.6.4.3为防止引线台阶开裂，折弯到引线的台阶的距离必须保证大于等于0.5mm，即没倒角前的卡具凸起距离台阶的最小距离不小于1.0mm（即在引线台阶上下各0.5mm范围内无引线折弯形变）。
5.7元器件成形后的检验
不连续成形加工的元器件，要求每批次成形的前3～5个元器件必须进行成形后检验。
刚刚校验合格可以使用的工装卡具成形的前3～5个元器件必须进行成形后检验。
5.7.1几何尺寸检验
可以通过2个步骤检验成形后的元器件几何尺寸。
5.7.1.1使用校验合格的量具测量元器件的引脚间距等基本参数尺寸。
5.7.1.2在印制板上直接插装已成形的元器件，检验是否满足尺寸匹配。
轴向元件的两端引线不能同时紧帖钻孔孔壁内侧或外侧。
5.7.1.3对于存在配合关系的元器件，需要将其配合组件装配到印制板，然后插装元器件，查看元器件引脚在钻孔中是否紧帖孔壁而导致引脚局部变形，如果紧帖孔壁且引脚无局部变形则表面配合公差过小但可以接受，如果有局部变形则表明有较大的应力存在，不可接受。
5.7.2引脚外观检验
5.7.2.1无论手工或者使用成形卡具成形元器件，元器件引线上的损伤、形变或刻痕不能超过引脚直径或者厚度的10%。
5.7.2.2轴向元器件的本体外壳、涂层或玻璃封装不能有任何损伤或破裂。
5.7.2.3径向元器件允许本体有轻微刮痕、残缺，但元器件的基材或功能部位没有暴露在外。
同时，元器件的结构完整性没有受到破坏。
5.8已成形元器件的周转运输
已经成形完毕的元器件的周转运输参考相关工艺规范。
6附件－卡具折弯的设计及参数选择
6.1变向折弯
6.1.1功率半导体元器件的引线卡具变向折弯
下面图片图A以TO-220封装的功率半导体器件示意了借助卡具90°折弯引线的关键参数及步骤。
它包括：
α，β，s，T，R。
α－下固定卡爪的引线垂直保障角，角度范围：
0°＜α≤5°；
β－折弯卡爪的防止引线划伤倒角，一般为了方便加工，β的半径不小于1.0ｍｍ；
s－防止本体因为拉伸而与引线破裂距离，ｓ一般不小于0.5mm；
T－即引线厚度，通常在卡具上推荐不小于实际引线厚度的最大值，以防止划伤引线；
R－引线折弯内径；
图A折弯卡具的关键参数
图B折弯完成后状态
在固定卡爪施加W1的压力固定引线后，折弯卡爪以W2的压力向下折弯引线，上下固定卡爪有最小一个引线厚度T（最大厚度），同时下卡爪有R（引线内径）的倒角，在折弯卡爪向下移动到位后，引线成形完成。
不论W1压力的大小（确保引线厚度无形变的情况下），由于引线表面有锡铅镀层，所以一般无法使用固定卡爪绝对卡住引线，在W2剪切的作用下，一定会有W3方向的拉力，即本体会有W3方向的位移。
保留s距离，在本体W3方向移动后可以防止本体靠向下卡爪的台阶，有效的去除了本体与引线之间的拉力，防止引线与本体之间破裂。
同时通过控制下卡爪的后定位凸台的位置和s就可以加工出满足装配尺寸要求的功率半导体器件。
应用特点：
在卡具的设计时，首先要防止器件因为剪切力而损坏，所以必须采用后定位的方式；
计算下卡爪的定位凸台和s的尺寸，防止引线同本体之间破裂，同时确定了装配的相对尺寸；
T，R，α，β的选择；
6.1.2轴向元器件的引线卡具变向折弯
如下图图C所示，轴向元器件的成形参数同径向元器件的引线折弯。
图C折弯卡具的关键参数
基本原理同“功率半导体器件的引线卡具变向折弯”；
注意，轴向元器件通常双侧引线同时折弯，由于有W3方向的拉力，对于一般的电阻，二极管不会造成太大的影响，并不影响元器件的性能及可靠性，对于玻璃封装的二极管禁止通过上述方法折弯引线。
6.2无变向折弯
下面图片图D以TO-220封装的功率半导体器件示意了借助卡具打Z折弯引线的关键参数及步骤。
它包括：
ω，s，T，R。
ω－折弯角度；
s－防止本体因为拉伸而与引线破裂距离，ｓ一般不小于0.5mm；
T－即引线厚度，通常在卡具上推荐不小于实际引线厚度的最大值，以防止划伤引线；
R－引线折弯内径；
图D折弯卡具的关键参数
图E折弯完成后状态
基本原理同“功率半导体器件的引线卡具变向折弯”；
需要注意的是，在卡具设计时，图D中标注折弯角度ω的位置并不需要倒圆角，所以在E图中，可以看到有空隙。
7.元件应力评估：
元件名称
引线的直径D或者厚度T所对应的应力标准
图片（注：
“●”为易产生应力部位）
D（T）≤0.8mm
0.8mm＜D（T）＜1.2mm
1.2mm≤D（T）
塑封二极管
0.8mm
不小于D者T
不小于D或者T
电阻
1.0mm
2.0mm
3.0mm
玻璃二极管，陶瓷封装电阻、电容,金属膜电容
2.0mm
3.0mm
4.0mm
电解电容
3.0mm
4.0mm
/
功率半导体器件封装类型：
TO-220
及以下
2.0mm
/
/
功率半导体器件封装类型：
TO-247
及以上
3.0mm
/
/
升级会员 