基于模具的QFP器件弓I脚成形参数理解和计算方法研究祖豪(中国电子科技集团公司第三十二研究所，)摘要：QFP器件由于其高可靠性的优势已经广泛应用于航空、航天和其他军事领域， 高端的QFP器件弓1脚都是没有经过成形的直脚，在将QFP器件焊接到PCB上之前，需对被 焊接的器件进行弓I脚成形，而弓I脚成形工艺参数对产品的可靠性起着至关重要的作用。本 文主要论述了 QFP等封装形式的器件弓I脚成形工艺参数和计算方法，并给出了通过双工位 可调式成形模具对QFP等封装形式的器件弓I脚进行成形的计算实例。关键词：QFP弓I脚成形肩宽站高Research on the calculation method and understanding of pin formingparameters of QFP chip based on dieCHEN Zu-hao(THE 32ND RESEARCH INSTITUTE OF CHINA ELECTRONICS TECHNOLOGY GROUP CORPORATION, SHANGHAI )Abstract: QFP devices have been widely used in aviation, aerospace and other military fields because of their high reliability. High level QFP pins are all straight feet without forming. Before the QFP devices are welded to the PCB, the device pins need to be formed. The process parameters of the pins forming have a very important effect on the reliability of the product. This paper mainly discusses the process of parameters and the calculation method of pin forming , such as QFP and so on. An example of forming a QFP pins through a dual position adjustable forming die is given.Keywords： QFP pins forming body length stand off一、弓I言QFP 器件由于其高可靠性的优势巳经广泛应用于航空、航天和其他军事领域，在实际 使用中，高端的QFP器件一般都配有适配器，电路设计师可根据实际需求在不进行焊接的 前提下进行程序烧录和模拟仿真等试验工作；其次，该类芯片的出现给设计师在PCB设计 过程中留有较大的选择空间。高端的QFP器件弓1脚都是没有经过成形的直脚，因此在将QFP 器件焊接到PCB上之前，需对被焊接的器件进行弓I脚成形（见图1）,而弓I脚成形工艺对产 品的可靠性起着至关重要的作用，本文主要论述了 QFP等封装形式的器件弓I脚成形工艺参 数和计算方法，并给出了通过双工位可调式成形模具对QFP等封装形式的器件弓I脚进行成 形的计算实例。图1 QFP 器件弓I脚成形前后示意图二、成形参数理解1. QFP 器件弓I脚成形参数与QFP 器件弓I脚成形相关的尺寸（见图2）/F：”i|_ 图2 QFP 器件引脚成形相关尺寸示意图图中：A芯片本体尺寸；B肩宽，指芯片边缘到弓1脚第一个弯角的距离;C搭接长度，指成形后弓I脚平面在印制线路板上接触部分的长度；D站高，成形后弓I脚底平面到芯片底部的距离；F芯片弓I脚厚度；H弓I脚出线位置到芯片底部的距离；R弓I脚折弯半径。肩宽B、站高。和弓|脚搭接长度C这三个尺寸被称为QFP器件弓|脚成形主要参数尺寸， 分别根据印制板焊盘尺寸、QFP 器件结构尺寸和航天标准QJ 3171-2003航天电子电气产 品成形技术要求的规定计算确定。其中弓1脚搭接长度C按照航天标准QJ 3171-2003航天电子电气产品成形技术要求 4.1.1.2规定：扁平弓|线搭接在焊盘上的长度，最小为3倍弓I线的宽度，最大为5倍弓|线的 宽度，弓I线剪切后的端面离焊盘边缘至少为0.25 mm。在扁平弓|线宽度小于0.50 mm时， 扁平弓I线的搭接长度不应小于1.25 mm,根据经验弓|脚搭接长度C一般取值1.25mm3mm。站高D的尺寸按航天标准QJ 3171-2003航天电子电气产品成形技术要求4.4.1规 定：弯曲过程应使器件两边弓I线基本对称，器件本体与印制电路版表面之间基本平行，器 件本体与印制电路板表面之间的间距H最小值为0.5mm，最大值为1mm。元器件本体下 面没有印制导线时，元器件可以按贴版安装方式成形弓I线，但为了保证芯片焊接后弓I脚具有应力释放的空间，不建议采用贴版安装的形式，因此站高D-般取值0.5mm1mm。2. 双工位可调式成形模具成形参数模具成形因其成形尺寸一致性好、控制精度高和成形效率高等诸多优点成为目前QFP 器件弓I脚成形的首选工艺。双工位可调式成形模具由于其肩宽、站高和川脚长度可调，故 而应用用较广，是目前本单位首选的成形模具（见图3）。可拆卸式芯片夹括情M位数字显示千分尺 可调节肩.3尚用:号：度c数字式千始尺 调节引脚切割长度图3双工位可调式成型模具肩宽B、站高。和弓|脚搭接长度C的尺寸主要通过图中的三个数字千分尺分别调节控 制QFP器件在成形工位1的模具中一次完成弓I脚肩宽8和站高D的成形，再将器件移到 成形工位2的模具中完成弓|脚搭接长度C的剪切。由于模具结构形式的限制，三个数字千分尺显示的肩宽b、站高d和弓|脚搭接长度c 的值与成形后芯片上的实际肩宽B、站高。和弓|脚搭接长度C的尺寸值是不一致的，因此 需要根据印制板焊盘尺寸、QFP 器件结构尺寸、航天标准QJ 3171-2003航天电子电气产 品成形技术要求的规定和模具结构尺寸计算得到三个数字千分尺所需调节的肩宽b、站 高d和弓|脚搭接长度c的尺寸值，具体的相互关系见图4所示。图4三个数字千分尺的肩宽b、站高d和弓|脚搭接长度c的尺寸示意图三、成形参数计算方法研究根据图4的尺寸相互关系，可以知道三个数字千分尺的肩宽b、站高d和弓|脚搭接长 度c的值分别由下列公式计算得到:(1) 芯片肩宽(B) =(Z-A)/2-C-R-F (R、F分别表示弓I脚折弯半径、芯片弓I脚厚度，见图 2示意图)(2) 千分尺调节的肩宽b=B-1(3) 千分尺调节的站高d= D+H(4 )千分尺调节的弓I脚搭接长度c= C+R+F-1.2当需要成形的芯片上总长尺寸Z定后，肩宽8和弓|脚搭接长度C的尺寸值有联动性 的，单靠心算或笔算非常不方便，因此可以采用电子表格的自动计算功能，将上述公式按 表1的形式方便的计算出三个数字千分尺所需的数值；站高。没有关联性，直接计算即可。表1芯片弓I脚成形参数计算表芯片弓|脚成形参数计算表芯片成形尺寸数值(mm)计算公式说明成形后总长（Z）36根据 PCB焊盘确定焊盘尺寸35测量值芯片本体宽度（A）28测量值引脚焊接面长度（C）1.25技标准要求成形半径（R）0.3模具确定值引脚厚度（F）0.16测量值器件引脚面高度（H）2.6测量值成形后站高，本体与PCB间隙（D）0.5按标准要求肩宽（B）2.29 (Z-A)/2-C-R-F肩宽b千分尺输入值:1.29 B-11为下模尺寸站高d千分尺输入值:3.1 D+H焊接面长度c千分尺输入值:0.51 C+R+F-1.21. 2为下模尺寸四、实例在某型号产品的控制与驱动组件中有多种QFP封装器件的弓I脚需要进行成形后才能焊 接到印制线路板上，按设计和工艺文件的要求，成形时元器件本体到印制板的最小距离至 少应为弓I线直径的二倍，但不得小于0.75 mm。弓|线弯曲成形应由专用工具或专用工艺装 备完成，以减水应力对元器件的影响。成形过程中不应便元器件产生本体破裂，密封损坏 成开裂，也不应使弓1线产生刻痕或损伤；元器件弓I线成型后尺寸小于印制电路板安装焊盘 尺寸单边0.5mm，以保证焊接可靠性。现以其中一种QFP 器件为例：器件本体尺寸（A）：37mm，焊盘尺寸：45.7mm，器件 弓1脚面高度（H）： 2.5mm ；根据设计要求取成形后站高，即器件本体与PCB间隙（D）：0.8mm。 按表1的容，采用Excel电子表格形式，在相应的单元格加入计算公式进行自动计算，可 以快捷、方便、准确的计算出三个数字千分尺所需的数值（见表2）；表2芯片成型参数自动计算表芯片成型参数自动计算表芯片成型尺寸数值（mm）成形后总长（Z）44.7焊盘尺寸45.7芯片本体宽度（A）37引脚焊接面长度（C）1.55成形半径（日）0.3引脚厚度（F）0.2器件引脚面高度（H）2.5成形后站高，本体与PCB间隙（D）0.8肩宽（B）1.8肩宽千分尺输入值：0.8站高千分尺输入值：3.3焊接面长度千分尺输入值：0.85根据计算所得数值，在双工位可调式成型模具上实际加工成形了多个相应的QFP器件 尺寸准确，满足焊接工艺要求，质量稳定可靠，在产品上经受了严酷、恶劣的温度和力学 环境试验条件的考验，工作正常，满足使用要求。温度和力学环境试验条件如下所列：1. 温度循环试验：高温为60C,低温为-25C，升降温达到温度后保温1.5小时，每个循环4小时，共做4个循环；2. 加速度试验：加速度值9g，沿产品X、Y、Z轴方向，保持时间5分钟。3. 冲击试验：按表3条件，沿产品X、Y、Z轴方向，每个轴向1次。表3冲击试验鉴定条件试验条件频率(Hz)冲击谱加速度(g)100 -400+6dB/oct400 4000400g试验次数1次/轴向4. 正弦振动试验：按表4条件，沿产品X、Y、Z轴方向，扫描速率每分钟4倍频程, 单个循环。表4正弦振动试验条件垂直安装面方向平行安装面方向频率(Hz)量级(o-p)频率(Hz)量级(o-p)正弦5-1710.3mm5-1410.1mm17-1008g14-1005g5. 随机振动试验：按表5条件，沿产品X、Y、Z轴方向，每个轴向1分钟。表5随机振动试验条件垂直安装面方向平行安装面方向频率(Hz)量级频率(Hz)量级随 机10-200+6dB/Oct10-200+6dB/Oct200 - 15000.064g2/Hz200 - 15000.04g2/Hz1500 -2000-12dB/Oct1500 - 2000-12dB/Oct总均方根加速度10.2g总均方根加速度8.1g五、结束语本文是在我所弓I进新设备、新工艺的过程中，针对QFP器件弓I脚成形的实际问题而提 出的，由于QFP 器件弓I脚成形的质量直接影响产品的可靠性，近年来已经成为生产部门关 注的焦点，并列为关键工艺过程。本文是针对我所产品的实际特点和我们在实际工作中