KFC铜合金引线框架带材的连续挤压制造技术

图 11 KFC 铜合金引线框架材料专用 连续挤压生产线平面布置图
3． 2． 2 KFC 引线框架材料的连续挤压生产 按照企业现场的生产需要，企业自己生产的上引杆
料，每卷重量在 1 000kg 左右，如图 12 所示，初步确定的 正常单班产量不低于 4 000kg，产品规格与前期生产试 验的产品规格相同，产品的企业编号为 71 /27 /15 规格。
国内企业在 KFC 铜合金引线框架带材的生产方 面，普遍存在质量不稳定、品种规格少等问题，与国外 生产企业相比，还存在一定差距。
本文提出 KFC 铜合金引线框架带材的连续挤压 制造技术，通过连续挤压技术的引入，改变传统 KFC 铜合 金 引 线 框 架 带 材 的 生 产 工 艺，从 生 产 效 率、节 能
其他检测结果： 产品表面光滑、清洁，无缺陷； 表 面粗糙度≤0． 45μm，满足用户合同中表面粗超度 ≤ 0． 5μm的要求； 边缘毛刺≤0． 01μm，满足用户合同中 边缘毛刺≤0． 05μm 的要求； 侧弯、扭曲、卷曲、抗拉强 度和硬度等指标的检测也满足用户合同中的要求。
两种方法的区别是，前者通过对半连续铸锭的热 轧，获得热轧卷坯，然后经过双面铣削，得到供高精度 冷轧 使 用 的 卷 坯，经 过 中 扎、热 处 理 和 精 轧 得 到 成 品 带材； 后者采用水平连铸或上引的方法直接得到卷 坯，后经类 似 工 序 得 到 成 品 带 材。 前 者 工 艺 成 熟，热 轧可 以 充 分 改 变 铸 造 组 织，但 热 轧、铣 面 等 工 序 的 加 入造 成 工 艺 流 程 长，设 备 投 资 增 加，使 成 品 的 生 产 周 期延长，成品率下降，而且生产成本高。而对于后者，
2 Dalian Konform Technical Limited Company，Dalian 116100，Liaoning，China）
Abstract： Because there were problems of long process flow，more equipment investment，low yield and high cost in the main production methods of KFC copper alloy lead frame strip，the continuous extrusioforward． Furthermore， the feasibilities of technology and technique were verified by the factories' production practice． The method increased the production efficiency，product quality and product variety，especially had the advantage in energy saving and emission reduction． Key words： KFC copper alloy； lead frame； continuous extrusion； strip
3． 1． 2 生产试验过程记录 采用动态信号测试系统对 KFC 铜合金引线框架
带坯生产过程中的主轴转速、主机电流以及挤压温度 （ 变形区接触工具特定位置的温度） 进行数据采集，通
孙海洋，等： KFC 铜合金引线框架带材的连续挤压制造技术
2011 年第 12 期
过对生产过程数据的分析，可以判断工艺的可行性和 合理性，并为后继的优化和改进提供方向性指导。
图 7 ～ 图 9 所示为其中一次生产试验过程的主轴 转速、挤压温度和主机电流动态信号采集曲线。
图 7 主轴转速动态信号采集曲线
图 8 挤压温度动态信号采集曲线
流增大。同时，挤压温度略有升高，见图 8。图 10 所 示为生产试验加工出的 KFC 铜合金引线框架带坯，按 照企业要求对直材进行检验，然后进行人工盘卷。采 用连续挤压法生产出的 KFC 引线框架带坯，产品形状 完整，尺寸规范，表面 光 洁，无 擦 伤，无 压 入 物，无 暗 渣，初步达到企业提出的产品质量要求。
摘要：针对目前 KFC 铜合金引线框架带材主要生产方法中存在的生产工艺流程长、设备投资大、产品成品率低和成本高 等问题，提出 KFC 铜合金引线框架带材的连续挤压制造技术，并通过企业的生产运行，验证了该方法的技术可行性和工 艺可行性，使企业的产品生产效率、质量和品种等多方面水平得到提高，尤其具有良好的节能减排优势。 关键词：KFC 铜合金； 引线框架； 连续挤压； 带材 中图分类号：TH16 文献标志码：B 文章编号：1671—3133（2011）12—0083—05
图 13 KFC 引线框架材料连续挤压生 产过程动态曲线历史记录界面
图 14 所示为实际生产过程中，根据对产品的设 定，完成自动剪切后的带坯收卷情况。
图 14 连续挤压 KFC 引线框架带坯收卷
3． 2． 3 后继加工过程 企业 KFC 引线框架材料的后继加工过程基本按
照本文前面设计的工艺流程进行，由于连续挤压坯料 的规格已经达到原中轧后期的尺寸要求，而且坯料本 身为软态，所以实际生产过程中减少了中轧道次和退 火次数，企业初步估算采用新方法后产品生产效率将 提高 10 ～ 15 倍。 3． 2． 4 最终产品测试
法。由于连续挤压技术目前在有色金属加工领域应用
广泛，笔者又在连续挤压技术和
工程应用方面具有一定的经验，
故提出了采用连续挤压法生产
KFC 铜合金引线框架带材的设
想，其工艺流程如图 3 所示。
采用连续挤压法生产 KFC
铜合金引线 框 架 带 材，与 传 统
生产方法相比其生产过程得到
一定程度地简化，去除了铣面、
制造技术 /工艺装备
现代制造工程（ Modern Manufacturing Engineering）
2011 年第 12 期
KFC 铜合金引线框架带材的连续挤压制造技术
孙海洋1 ，闫志勇2 ，樊志新1 （ 1 大连交通大学连续挤压工程研究中心，大连 116028； 2 大连康丰科技有限公司，大连 116100）
Continual extrusion manufacturing technology of KFC copper alloy lead frame strip
SUN Hai-yang1 ，YAN Zhi-yong2 ，FAN Zhi-xin1 （ 1 Engineering Research Center of Continuous Extrusion，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，Liaoning，China；
热轧开坯和 粗 轧 等 工 序，减 少 了中轧的道次。企业设备投资 的减少、能源消耗的降低，以及
图 3 连续挤压法生 产工艺流程
生产效率和产品成品率的提高，完全符合企业可持续发
展遵循的节能减排和高效生产的目标，实现了企业经济
效益和社会效益的双丰收。
图 4 TLJ400 铜及铜合金连续挤压生产线
铜合金引线框架材料是由国内某 KFC 铜合金引线 框架材料生产企业提供直径 20mm 的上引铸造 KFC 铜合金圆杆，单卷重量为 100 ～ 120kg，如图 5 所示。
图 5 KFC 铜合金圆杆
企业提出试验生产常用的一种型号产品，其尺寸 如图 6 所示。
3 连续挤压法生产 KFC 铜合金引线框架带材
图 6 某规格 KFC 铜合金引线框架带坯尺寸
3． 1 KFC 铜合金引线框架带坯生产试验 确定和设计完成的连续挤压法 KFC 铜合金引线
框架带材生产工艺，经过计算机进一步地分析和模拟 优化 后，需 要 进 行 带 坯 的 生 产 性 试 验，其 主 要 目 的 是 84
本次生产试验使用的是笔者所在的工程化试验 基地的 TLJ400 铜及铜合金连 续 挤 压 生 产 线，如 图 4 所示。
图 1 铸锭轧制法生 产工艺流程
图 2 铸坯轧制法生 产工艺流程
2 连续挤压法生产 KFC 铜合金引线框架带 材工艺的提出
传统 KFC 铜合金引线框架带材生产方法的缺陷，
使人们希望寻找到新的高效、环保和质量稳定的加工方
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2011 年第 12 期
现代制造工程（ Modern Manufacturing Engineering）
其工艺流程缩短、设备投资少，但生产效率低、成品质 量不稳定等问题严重制约了该方法的推广。
验证采用连续挤压法制造引线框架带坯的技术可行 性和工艺可行性。 3． 1． 1 生产试验设备、原材料和产品规格
采用连续挤压法生产的 KFC 引线框架带坯横断 86
面示意图如图 15 所示。成品主要化学成分检测结果 为： P 含量为 0． 026% ，Fe 含量为 0． 07% ，杂质含量小 于 0． 2% ，完全符合国家标准。
图 15 KFC 引线框架带坯横断面示意图
成品尺寸检测结果为： 上、下底宽度公差为0mm和 － 0． 05mm，中间和两边的厚度公差为 + 0． 010mm 和 － 0． 005mm，满足用户合同中要求的公差范围。
图 9 主机电流动态信号采集曲线
从图 7 中可以看出，试验过程中连续挤压机主轴 转速为 5r / min。从图 9 中可以看出，多数情况下主机 电流稳定在 430 ～ 440A 左右，但在 4 194． 3s 以后有一 段曲线波动较大，主机电流高于 440A，这是由于该时 间段中采用的 KFC 铜合金杆料其上引铸造速度较慢， 根据经验，较慢的上引铸造速度生产的杆料组织结构 更加 致 密，从 而 造 成 挤 压 过 程 中 阻 力 的 增 加，主 机 电
0 引言
引线框架材料作为集成电路和半导体元器件封 装的关键材料之一，在集成电路中起着固定芯片、保 护内部元件、传 递 电 信 号 并 向 外 散 发 元 件 热 量 的 作 用，因此人们对该材料的强度、成形性能、导电能力和 导热能力等方面都提出高的要求。目前铜合金以其 优良 的 导 电 性、导 热 性，以 及 低 廉 的 价 格 被 广 泛 地 用 于集成电路中作为引线框架材料，其使用量已占框架 材料用量的 80% 以上［1-3］。其中铜-铁-磷系的 KFC 是 最具代表性的铜合金引线框架材料之一，具有优良的 导电率、较好的强度和耐热性能，在电子、IT 和通讯等 行业得到广泛应用。