使用背偏霍尔效应器件的引线成形指南

使用背偏霍尔效应器件的引线成形指南

布拉德利·史密斯(Bradley S雷竞技竞猜下载mith)， Allegro MicroSystems, LLC

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介绍

造成快板损坏的常见原因之一™ 磁背偏压霍尔效应器件来自为最终组装准备器件而执行的各种引线成形操作。这个应用笔记提供了具体的信息和一般的想法，当设计工具来完成设备的最终准备时要考虑。申请须知使用Hall效应设备设计子组件的指南，AN277031，必须与本文件一起使用。

本应用说明中的数字和注释并不是关于这一主题的全面完成的工作，而只是作为可能配置的说明，以尽量减少对包装、销钉和精致的内部电线的有害应力。提出的想法是基于生产环境中故障分析的经验。因此，本文档不提供来自Allegro的保证或保证，用户有责任全面描述、鉴定和控制他们的过程。

包类型

图2显示了Allegro提供的各种封装类型的各种封装类型的常规包装配置，磁性背部偏置。SE包类似于其他包，并且具有展开引脚，但具有更大的包装案例，略长较长。SE与其他人需要考虑的细微差异（见图3）。

封装SG、SH和SJ共享一个通用的封装外形和引脚长度。它们的不同之处在于，SH封装有两个修剪过的插脚（其余两个插脚也比SG和SJ宽一些），SJ有展开的插脚，而SG和SH插脚是直的。

SE、SH和SJ封装不需要用户扩展引脚，与SG封装相比，引脚配置更容易焊接引脚。因此，如果进程当前是
如果使用SG和分散引脚，SJ应该考虑作为一个替代品，如果该设备可用。

（注意：本应用笔记专注于具有集成背部偏置的软件包。Allegro还提供其他长针封装，无需背部偏置，但具有潜在的相似的带状要求。这些套餐如图4所示。）

领导流程概念

本节讨论设计引线成形工艺时的一些一般考虑事项。

夹具设计
夹具应设计有以下功能：

• 快速和可重复放置(选择低磨损的设备特性和接近路径)
• 适当的压力(应能看到压缩痕迹，但不能过度破坏销钉表面电镀，同时防止外壳表面的销钉移动)
• 使用快速断开连接来减少停机时间(设计夹具，使它们可以交换出来，以允许离线维护)
• 易于维护和清洁(设计夹具，使它们可以通过简单的销或夹具锁定和解锁;通过设计基准面消除重新校准)

夹位置
Allegro背向偏置设备的设计与平坦的表面在侧面的模制案例，如图5所示。这些平面可以组合使用，在自动化工艺的引线成形过程中，必须施加高压以抵抗设备移动。如图5所示，可以将该装置放置在基准面上进行校准，使其保持稳定，同时将夹紧压力单独施加在销钉上。这样可以防止对包装内部施加过大的力。

如图6所示，在机箱的后部提供了额外的粗定位凹槽。这些是相对于霍尔元素的x轴和y轴正交定向的，并且可以使用
在组装到最终载体期间，器件的角度方向。

凹槽不应用于在大批量自动化引线成型过程中对齐。这些特征的材料是相对研磨性的。将对准工具楔入它们，使其配合足够紧密，以抵抗导形力，需要滑动到研磨材料上。这可以迅速磨损工具的边缘，降低对齐。因此，这些特性不应用于引线成形的精细对准。建议使用设备外壳的平面，因为工具不需要刮擦外壳材料。

夹紧压力
有效夹紧的目的是安全地隔离引脚根部、包装盒和内部电子连接，使其不受引线成型操作产生的任何应力传播的影响。因此，应该有足够的夹紧力在销的上和下表面的电镀上产生一个“压缩见证标记”(这作为质量和过程控制检查夹紧力是否足够)。然而，应仔细调整夹具，使其受力不会产生销基材料的过度压碎或销镀层的过度位移。

作为一个一般的指导方针，见证标记应该是光学上明显的，在整个针的宽度上创造一个闪亮的带。这种光亮是钳压在哑光镀锡上的压扁效应造成的。仔细观察，一个典型的良好的夹紧压力会在钳口的边缘形成两个平行的闪亮带，由一个非常轻微的凹陷区从钳面分开，这个凹陷区没有平行带那么闪亮，但比夹钳没有接触的区域更亮(见图7)。这种压缩见证标记模式应该是:

• 在销的两侧都明显可见
• 在大头针两侧同样深的浮雕
• 在针的整个宽度上均匀
• 垂直于大头针的侧面
• 在同时夹紧的所有销上保持一致

同样，针脚上的镀层轻微变形是可以接受的，但不应威胁到针脚本身的结构完整性。

夹可维护性
夹钳性能下降的两个常见原因是:

• 积累碎片
• 轴承表面磨损

两者都是重复制造过程的必然结果，但不应降低生产率和质量。应使用统计预防性维护计划制定的时间表计划这些项目的维护，并通过预期夹具设计促进清洁和工具交换。

• 避免刮擦任何表面
• 允许移除封闭区域，进行快速浸泡清洗
• 允许快速更换轴承表面

第一个项目需要工作站设计，允许切向接触。通过设计可移动的配件，可以适应第二和第三项。一种方法，如图8所示，
是将两个固定装置安装在搁板的线性轴承上。通过简单地将它们移动在轴承上，可以换两个夹具。精密轴承易于内置锁定
固定装置的杠杆。工具可以从轴承上的工作台上取下，或就地维修，同时在另一个工作台上继续使用工具进行生产。

操作台的设计
理想情况下，应使用尽可能少的监测站:

• 最严格的任务，设备和引脚夹紧的任务，可以执行最小时间;如果必须执行多于一个钳位，则应复制放置
• 每个任务都需要最小的持续时间(串联操作的多个阶段要求所有操作以最慢操作的速度执行)
• 翻译时间（设备从一个站移动到下一个站）可以最小化
• 通过介词工具完成设置时间（下一个阶段的定位工具）可以通过前一阶段完成，而下一个操作可以在前面的工具时开始
  阶段是清算

销钉弯曲及修整

本节介绍的工艺只需一个装夹阶段即可完成。此夹紧用于定位销3的修整装置，然后弯曲和修整其余销。在下一节中，描述了剩余引脚的可选扩展(仅适用于SG包，它有四个全长直引脚)。由于使用了专门的工具，在这种情况下会使用第二次夹紧。

请注意，预弯SJ封装中有许多设备可用，并且应在可用时选择该封装，而不是在制造后进行弯曲。

阶段1。定位和夹紧

图9到图14说明了引线成形过程的开始步骤，即销钉的初始夹紧的关键注意事项。这个设计使用一个对立的顶部和底部双夹(图9)。据推测,这个步骤之前,用户设置一个tape-and-reel分配器站剥离覆盖胶带和参与机器人臂磁从口袋里拿起设备,使其正确,并将其销夹工具。

可以制作一个简单的夹紧工具，利用磁特性和封装外壳表面以精确和重复性的方式安装设备。该销夹工具设计说明了使用包装箱平放在销下和包装箱侧面，使包装箱正确（二维）朝向底部夹具内表面的想法（图10）。图11显示了底部夹具的主要特征（参见图12中的详细视图）。操作的垂直度由顶部夹具（可以是简单的杆）施加的夹紧动作本身控制。这种夹具设置设计的思想是安全地隔离包装箱和插销，使其免受传播到包装箱和进入包装箱的任何应力的影响。

注意，底部夹具在设置为弯曲偏移的销下具有宽度，在90度引脚弯曲之后将销与包装箱的分离（参见图13中的放大图）。如果需要距包装壳体的距离更大，则可以使用连接到内底夹的垫片。

包装盒不接触任何表面，顶部或底部，除了销钉下的前缘和一侧的一个点(见图10)，为夹具提供方向，而设备是方便地保持在位置上的磁性设备。因此，包装盒本质上是“免费的”，悬在半空中。包装盒的方向是这样的，它是始终保持在适当的高度和90度的底部钳只通过钳自己的夹紧行动。

细节图(图13)显示，底部夹具有一个轻微的倒角半径外边缘的夹具，以允许销的内部弯曲区域形成没有过度的应力。请注意
该部分的前边缘直接下销3是不倒角，但维持在一个尖锐的直角，以支持一个干净的销修剪。

唯一需要考虑的其他问题是侧对钳位(这是重要的销3拆卸步骤)。这可以通过底部夹具一侧的侧壁来完成。应该只有一面侧壁，这样可以被设备的磁性吸引，使设备的一侧作为3号引脚左右对齐的基准进行修整。

阶段2。剪销3

引脚3是许多设备上的测试和诊断引脚，通常在最终应用中不使用，因此在客户组装中修剪和/或连接到接地引脚。对于SH封装(通常用于双线设备)，引脚2和3是由工厂修剪的，但通常由客户修剪靠近封装体的引脚。

为了修剪销钉，上一步的顶部和底部的夹子可以用作销钉包装一侧的砧(注意在销钉3下面应该没有半径或倒角，而应该是一个锋利的90度边缘)。

销的连接杆侧应由砧座支撑，砧座在打孔销钉之前在销下方到位。砧座边缘从包装壳体的距离应相对于最终的90度引脚弯曲和未经限制的引脚的长度设定，使得Trimmed剩余物没有干扰随后的处理步骤，例如修剪引脚1,2和4（见图15）。

第三阶段。形成90°销弯曲

现在大头针已经准备好成型了。销弯曲有两种常见的方法:叶片成形(固定轴承面)和滚子成形(旋转轴承面)。尽管这两种方法都有优点和缺点，但Allegro推荐辊压成型。当使用叶片成型时，引脚不应与封装体本身形成，因为可能损坏引脚和封装体内部的电气连接。相反，Allegro只认可叶片成型，如果销被正确地夹住和成型发生在钳面。

桨形成

不建议在包装体上形成桨叶，因为力会转移到内部的电线上，可能导致断裂。然而，如果顶部和底部夹紧使用的引线，叶片成型可以使用。由于应力，叶片成形时钳口的厚度应该比辊形成形时所需的厚。

桨叶成形工具应在旋转轴上，桨叶的轴承面应沿旋转轴对齐。理想情况下，旋转轮廓线与原销平面相切，并与弯曲后的销的最终平面相切。

桨叶的轴承表面应该延伸到销的全部长度，超过拉杆。这允许在弯曲过程中最大的力分布。旋转的安装应该仔细设置，以停止有足够的空间来容纳销的厚度和弯曲偏移(夹钳和任何垫片的厚度)，以避免压坏销对夹钳本身。如果需要，在拉杆上施加压力，可能会使拉杆轻微过弯。

滚子成形
滑动或断头台成型工具对销使用极大的力，刮擦和擦拭镀层，如果设置得太近，几乎会剪切销。因此，不建议这样做。推荐的成型工具是一个滚柱成型头，该滚柱成型头在设备牢固夹紧的情况下，以最小的摩擦在销上滚动，以实现90度弯曲（图19）。滚压成型是导线成型中损伤最小的方法，当正确夹紧时，不会对包装箱或内部导线施加任何应力。

滚轮的直径应优化，以影响销。一般来说，直径越大，冲击发生的距离装置外壳越远，所需的夹紧力就越小。然而，冲击应该发生在引脚最宽的地方，这发生在相对靠近设备外壳的地方。冲击点不应该在销钉狭窄的地方。

注意，滚轮的位置必须仔细设置、监控和维护，这样滚轮的位置不会比设备销钉的厚度更接近夹具(这样销钉就不会被压扁，也不会被电镀过度损坏)。

当弯曲金属时，总是有几度的回弹。通常，这不是至关重要的，但是，如果不可接受，则在使用滚子形成时，可以对底部夹具进行轻微的斜面，以允许夹紧面下方的销略微过度地形成（图20）。可以用凸轮制造辊的定位以容纳该区域的过度形成。然而，效果是边缘的。

阶段4.修剪引脚1,2和4

现在可以使用底部夹紧体的下边缘作为砧座（图22），剩余的销可以修剪到下夹具下方的最终长度。
穿孔

第五阶段。提取

该Allegro背向偏压装置有一个内部磁性球团，在引导成形过程中帮助装置在夹具中的定位。当引线成型完成时，可以利用磁力吸引将设备从夹具中取出。然而，必须克服对夹具的吸引力，才能使用磁性拾取器提取和运输设备到下一个工作站上。

如图24所示，提取过程的第一阶段是释放顶部夹具并取出它，以便拾取。由于背偏磁球位于装置的下部，因此装置对顶夹的吸引力小于对底夹的吸引力，因此装置保持在底夹中。

在第二阶段，一个机械架子，可以集成到底部夹具中，用来提升设备离开底部夹具，那里的磁力吸引力最强。需要注意的是，设备的侧面和底部夹具的前部也受到磁力的吸引，因此必须小心避免将架子抬得太高，从而使设备跳出底部夹具的限制。当设备被举起时，它会随着倾斜的边沿夹具的壁向上移动而轻微移动。

在第三阶段和最后阶段，可以使用铁磁拾取器来克服对夹钳的剩余磁性吸引力，并将设备提升到下一个工位。

可选销传播

SE，SH和SJ封装配置具有普及销，方便用于为焊接头电极提供足够的间隙来接触或用于焊接。如果这些封装不适用于所需的设备，并且使用SG封装（或具有直引脚的其他包装），可能需要引脚扩散以在最终载体组件中提供间隙。

第一阶段。夹紧

一种可能的解决方案如图25和26所示。夹具有三种类型的组件：

• 前后夹具，用于约束装置销并引导其他工具的移动
• 形成工具插入物，用于将销钉压入背夹的凹槽中
• 成形刀架，用于均匀地对插入的刀具施加角力

阶段2。销弯曲

每两个正在展开的销子都是通过在一个位置施加力(对应的工具插入的半径弯曲)形成的，然后进一步压在后夹具的成型体上，因此结果是销子的平行展开。两侧销应同时展开，以平衡过程中的应力。轻微的回弹可以调节
向成型体倾斜。

注意:快板强烈反对手工成型销。使用机械臂将设备销钉插入成型夹具提供了关键的质量改进，以获得更好的重复性和统计过程控制(SPC)。应仔细监控和优化以下几点:

• 加速度、速度和插入力
• 装载工具表面和设备销的刮板
• 插入距离(不要超过适当设置的高度尺寸)

结论

图19和图20展示了采用本文档中描述的夹紧程序的结果(图28)以及不正确夹紧的对比结果(图29)。然而，更大的担忧是，如果引脚没有被夹紧以充分隔离器件内部结构与引线成形的动力，则可能导致导线和导线键合的内部损伤。

这种类型的损伤可能不会立即显现出来，但可能会在以后由于振动或周期性热胀冷缩而出现。因此，通过设计和维护良好的工具策略来避免损坏的风险是最有效的。

Allegro必须强调本文档中提供的信息仅供初始参考。所描述的尺寸，材料和技术必须被考虑和精制，以满足每个应用程序的特定过程要求。

有关所讨论的Allegro软件包的更多信息，或有关leadforming操作的建议，联系您当地的Allegro现场服务代表.

在快板的网站上rayapp3 塑料偏置文件提供了本说明中描述的设备的参考尺寸。

附录A.

梳理夹紧

不应使用的工具之一是叉指梳齿钳，如图A-2所示。这种夹紧结构会导致镀层和销座材料出现条状和碎片，因为销的方向稍有偏差。此外，由于防撞杆突出导致宽度大于标称销宽度，因此需要特别注意避免干扰或压碎防撞杆。图A-1显示了可能导致的损坏示例。

预防性维护

如果在生产后的检查中出现未对准的导线或损坏的设备电子，则预防性维护程序已经失败，需要重新测试和拒绝组装，以及生产线停机和维修。一个成功的预防性维护计划是基于对磨损和碎屑的统计预测，这样就可以在产品退化之前，在方便的时候更换夹具进行维护。

应检查下列单位:

• 变形变化
• 压缩见证标记的更改
• 弯曲半径的变化

应检查以下工具:

• 穿
• 积累的残留

结果应在趋势图中编制。

应定期使用塞尺，以确保桨叶或滚子成形工具的关键分离尺寸。桨叶或滚子的转动中心必须保持，以使销钉不会过度压在底部夹具上。

夹具的维护

工具之间的碰撞，如叉指梳子夹，和设备的插销，导致从插销加载电镀材料的工具。这可以相对迅速地导致维度控制的丢失。应定期检查工具的装载情况和测量的关键尺寸。

虽然铜芯材料和销钉电镀相对于工具钢是软的，但弯曲和修剪的紧密公差，以及紧的弯曲半径，给销钉提供了一个相对刚度，可以以惊人的速度腐蚀工具钢。应定期检查工具的磨损情况，并测量关键尺寸。

为了延长工具寿命，不建议使用润滑。经验表明，润滑剂会吸引刨花、灰尘和其他废料，导致润滑剂成为一种介质
销钉表面划痕和变形。

通过使用类金刚石材料涂层(DLC)保护磨损区域，或使用硬质合金表面(尽管其寿命比DLC短)，可以延长工具钢边缘的正交性和表面平坦度。

控制计划，FMEA和PM计划

一个良好的工艺应该有一个定义良好的控制计划，包括确定的公差和尺寸规格，适当的FMEA(故障模式影响分析)和预防性维护计划，以保持工艺工具在原始状态和公差。应该收集数据，并将其绘制成具有规格上限和下限、控制上限和下限、目标值、数据分布图(确定过程是被控制为正态分布还是偏态分布)的趋势图(使用类似spc的参数)。
在上述时间表和控制中，应考虑下列与铅铸工艺有关的项目的详细清单:

1. 从传送带上取下设备的磁性拾取器。检查钢质拾取器是否有磁屑和碎屑，设定拾取高度，设定放下高度，并检查和测量
   高度和位置公差。
2. 夹紧。设置上下夹紧高度和压力。检查线索上的证人痕迹。清洗底部卡箍“L”，使方向一致。
3. 修剪销3。设置销3砧和销3冲头的高度，并检查两者的锐度。清洁表面。
4. 形成的工具。设定辊形工具的高度，设定与包体(包括引线)的距离，避免过弯。如果使用桨弯做同样的事。
   设置旋转支点中心，避免两者过度弯曲。清洗滚轮或桨叶，清除电镀残留物。
5. 最后的修剪。设定修剪工具的高度，检查修剪工具和砧板的锋利程度，并进行清洁。
6. 导致传播。设置高度，移动距离旅行，和驾驶距离。清洁所有表面，并检查表面磨损和公差。

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