使用背偏压霍尔效应器件铅成形指南

使用背偏压霍尔效应器件铅成形指南

布拉德利·史密斯，Allegro M雷竞技竞猜下载icroSystems, LLC

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介绍

Allegro™霍尔效应器件磁背偏的常见损坏原因之一是为准备器件的最终装配而进行的各种导联成形操作。本应用笔记提供了在设计工具来完成设备的最终准备时要考虑的具体信息和一般想法。应用程序的注意使用Hall效应设备设计子组件的指南，AN277031，必须与本文档结合使用。

本申请说明中的数字和说明不作为该主题的全面完成工作，但仅作为可能的配置，以最小化封装，引脚和精致内线的有害压力。提出的想法是基于生产环境中失败分析的经验。因此，本文件不提供allegro的保证或保证，并且用户有责任完全表征，限定和控制流程。

包类型

图2显示了Allegro提供的具有磁背偏的霍尔效应器件的各种封装类型的一般封装配置。SE封装类似于其他的，并有展开的引脚，但有一个更大的包装箱和稍长的引脚长度。SE和需要考虑的其他SE之间有一些细微的区别(参见图3)。

封装SG、SH和SJ共享一个通用的封装轮廓和引脚长度。它们的区别仅在于SH包有两个修剪过的引脚(其余两个引脚也比SG和SJ稍微宽一些)，SJ的引脚是展开的，而SG和SH的引脚是直的。

SE、SH和SJ封装不需要用户展开引脚，而且与SG封装相比，引脚配置使其更容易焊接。因此，如果一个进程当前
使用SG并展开引脚，如果SJ可用，应考虑作为该设备的替代品。

（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

本节讨论了设计领导过程的一些一般考虑因素。

夹具设计
夹具应设计有以下功能：

• 快速和可重复的放置(选择低磨损的设备特性和接近路径)
• 适当的压力（压缩证人标记应该是可见的，但没有过度破坏销表面电镀，同时防止销壳表面的移动）
• 使用快速断开连接最小化停机时间(设计夹具，以便它们可以被替换，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钉或夹具锁定和解锁;通过设计基准面消除再校准)

夹位置
Allegro背偏装置的设计与扁平表面上的模塑的情况下，如图5所示。这些平面可以用于组合，在自动化过程的铅成形过程中进行最佳对准，在此过程中必须施加高压来抵抗设备的移动。如图5所示，该装置可以放置在基准面上进行校准，使基准面保持稳定，同时夹紧压力只施加在销钉上。这可以防止在包装内部施加过多的力。

在壳体的后部提供额外的粗型凹槽，如图6所示。它们相对于霍尔元件的X和Y轴正交定向，并且可以使用
在组装到最终载体中的装置的角度方向。

凹槽不应用于在高宽自动化的带状行动期间进行对齐。这些特征的材料相对磨蚀。将对准工具楔入它们以足够的贴合性以抵抗引导力，需要滑动磨料材料。这可以迅速磨损刀具边缘，降低对齐。因此，这些特征不应用于在引导型中的精细对准。建议使用装置箱的平面，因为该工具不必刮擦壳体材料。

夹紧压力
有效夹紧的目标是将销根，包装壳体和内部电子连接牢固地与从引导操作传播的任何应力隔离。因此，应该有足够的夹紧力来在销的上部和下表面上产生“压缩证人标记”（这用作质量和过程控制检查夹力足够）。然而，应仔细调整夹具，使得力不会产生过度破碎销基材或过量位移的销电镀。

作为一般的指导方针，目击标记应该是视觉上明显的，在整个针的宽度上形成一个闪亮的带。这种发光是由于亚光镀锡时夹紧的压扁效果。仔细观察，一个典型的良好夹紧压力会在夹钳的边缘产生两个平行的闪亮带，夹钳表面有一个非常轻微的凹痕区域，比平行带的光亮度要小，但比夹具未接触的区域更光亮(见图7)。这个压缩见证标记模式应该是:

• 在销的两边都很明显
• 在针的两侧同样深的浮雕
• 穿过销的整个宽度均匀
• 垂直于销的侧面
• 所有同时夹住的针都是统一的

再次，镀在销上的电镀略微变形是可接受的，但它不应威胁销本身的结构完整性。

钳位可维护性
降低钳位性能的两个常见原因是：

• 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，但不应允许降低生产率和质量。应该计划这些物品的维护，使用统计预防性维护计划制定的时间表，并通过预期的夹具设计促进清洁和换刀。

• 避免刮擦任何表面
• 允许去除封闭区域以进行快速浸入清洁
• 允许快速释放轴承表面的更换

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
杠杆将固定装置固定到位。工具可以从轴承上的阶段中取出，或者在适当的位置中取出，而生产在另一个阶段的工具继续。

操作台的设计
理想情况下，应使用最少的可能站点：

• 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
• 每个任务需要最小持续时间（串联操作的多个阶段要求以最慢的操作速度执行所有操作）
• 翻译时间(设备从一个站移动到另一个站)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

别针弯曲和修剪

本节中所示的过程可以在少量作为一个夹紧阶段完成。该夹紧用于定位用于修剪销3的装置，然后弯曲和修剪剩余的销。在下一节中，描述了剩余引脚的可选扩展（仅用于SG封装，其具有四个全长直引脚）。在这种情况下，由于专业的工具，将使用第二个夹紧。

请注意，许多设备在预弯SJ封装中可用，当可用时应选择该封装，而不是在制造后进行弯曲。

阶段1.取向和夹紧

图9到14说明了引线成形过程中开始步骤的关键考虑事项，即引脚的初始夹紧。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。

可以制造一种简单的夹具工具，利用磁性特性和包装盒表面安装装置具有精度和重复性。这种销夹工具的设计说明了使用包装箱平在销下的想法，和包装箱的侧面，以正确的方向(在二维)，包装箱对底部夹内面(图10)。图11显示了底部夹具的主要特征(详细图见图12)。操作的垂直度由夹紧动作本身控制，由顶夹施加，它可以是一个简单的杆。这种夹具设置设计的思想是安全地隔离包装箱和引脚从任何应力传播到和进入包装箱。

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。

包装箱不接触任何表面，顶部或底部，除了一个前边缘下的引脚和一个点在一边(见图10)，提供了夹具的方向，而设备是方便地保持在位置上的磁性在设备中。因此，包裹盒基本上是“免费的”，被放在半空中。包盒的方向是这样的，它始终保持在适当的高度和90度到底部夹钳完全由夹钳本身的夹紧作用。

细部图(图13)显示底部夹具在夹具外边缘有轻微的倒角半径，以允许在没有过度应力的情况下形成销钉的内弯曲区域。请注意
前边缘的部分直接在销3下方不是倒角，但保持在尖锐的直角以支撑销的清洁装饰。

所需的唯一其他考虑因素是夹具上的方向侧面，这对于销3去除步骤很重要）。这可以通过底部夹具的一侧上的侧壁来实现。应该只有一个侧壁，使得它可以被装置的磁性吸引，允许装置的侧面用作用于修剪的销3的左右对准的基准。

阶段2。剪销3

PIN 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，因此修剪和/或连接到客户组件中的接地销。使用SH封装，通常用于2线器件，销2和3的工厂整理，但通常由客户靠近封装机身修剪。

为了修剪销钉，从前一步的顶部和底部夹具可以用作销上的封装侧的砧座（请注意，在引脚3下方应该没有半径或倒角，并且应该是尖锐的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）。

阶段3。形成90°销弯

现在大头针准备成型了。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，Allegro推荐滚压成形。当使用桨叶成形时，引脚不应该对着封装体本身形成，因为可能会损坏封装体内部的引脚和电气连接。相反，Allegro只认可桨成型，如果大头针是适当地夹紧和形成发生对夹面。

桨形成

不建议使用桨式靠封装主体，因为可以将力转移到内线，可能导致破损。但是，如果在引线上使用顶部和底部夹紧，则可以使用桨叶形成。由于应力，钳口处的夹具的厚度应该比滚子形成所需的碎片成型更厚。

桨叶形成工具应在旋转轴上，桨叶的轴承面沿轴的旋转轴线对齐。理想地，旋转轮廓与销钉的原始平面和弯曲后的销的最终平面相切。

桨叶的轴承表面应在拉杆上延伸销的全长。这允许在弯曲期间最大的力分布。应仔细设定旋转座以停止留下足够的房间以适应销钉的厚度和弯曲偏移（夹具和任何垫片的厚度），以避免将销撞击夹具本身。通过对拉杆上的压力施加压力，如果需要，可以轻微的过度使用。

滚筒形成
滑动或断头机成型工具使用极端的力量对销，刮擦电镀，并几乎剪切销，如果设置太紧密。因此不推荐使用。推荐的成型工具是滚轮成型头，它以最小的摩擦滚过销，使90度弯曲，同时设备被牢牢夹住(图19)。滚轮成形是损伤最小的铅成形方法，当适当夹紧时，不会对包装箱或内部电线施加任何压力。

辊的直径应优化用于对销的影响。通常，直径越大，远离器件壳体发生冲击，并且夹紧力较低。然而，在销钉最宽的情况下，应发生影响，该销钉相对接近设备壳体。影响点不应该是引脚狭窄的地方。

注意，必须小心地设置，监测和维护滚子位置，使得辊子未比器件引脚的厚度更靠近夹子（使得销不扁平，也不会损坏。

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。
冲床

阶段5.提取

Allegro反向偏置装置具有内部磁性颗粒，其在引线期间有助于器件在夹具中取向。当完整的引导完整时，磁吸引物可用于从夹具中提取器件。然而，必须在磁性接收之前克服夹具的吸引力来提取和将设备提取到下一个工作站之前。

如图24所示，提取过程的第一阶段是释放顶部夹具并将其移除以提供接送器的访问。该装置保持在底部夹具中，因为背部偏置磁性颗粒位于器件的下部，因此该装置更少吸引到顶部夹具而不是到底夹。

在第二阶段，可以集成到底部夹具中的机械搁架用于将器件抬起远离底部夹具，其中磁吸引力最强。请注意，该装置也磁性地吸引到底部夹具的侧面和前部，因此必须注意避免将搁板抬起太高并允许装置跳出底部夹具的范围。随着器件被提升，随着倾斜侧向上移动夹子的壁而稍微偏移。

在第三和最终阶段，可以使用铁磁拾取来克服夹具的剩余磁力吸引力，并提起设备以运输到下一个工作站。

可选的针蔓延

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。

阶段1。夹紧

一种可能的解决方案如图25和26所示。夹具有三种组件:

• 前后夹，用于约束设备销和引导其他工具的运动
• 形成工具插入物，用于将销钉压入背夹的凹槽中
• 形成刀具吊具，用于均匀地施加刀具的角度

阶段2。销弯曲

每一个展开的两个销钉都是通过在一个位置施加力(相应的工具插入的半径弯曲处)，然后进一步挤压后夹具的成形体，从而得到一个销钉平行展开的结果。两个侧销应同时展开，以平衡过程中的应力。回弹可以通过轻微的调整来调节
向成形体倾斜。

注:Allegro强烈建议不要手动成型销钉。使用机械臂将设备销插入成型夹具提供了关键的质量提高，以更好的重复性和统计过程控制(SPC)。要认真监测和优化以下几点:

• 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(不要超速超过适当设置的高度尺寸)

结论

图19和20示出了应用夹紧程序的结果，例如本文档中描述的那些（图28）和不适当夹紧的对比结果（图29）。然而，如果销不夹紧以充分地将内部器件结构从引导力的动态力隔离，则更大的损害是可以导致布线和线粘合的内部损坏。

这种类型的损伤可能不会立刻显现出来，但可能会在以后由于振动或反复的热膨胀和收缩而出现。因此，通过良好设计和维护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。

对于讨论的Allegro包的进一步信息，或关于铅成形操作的建议，联系您当地的Allegro现场服务代表．

在Allegro网站上也有包装部分，塑料偏压文件提供了本文中描述的设备的参考尺寸。

附录A.

梳理夹紧

其中一个不应该使用的工具是交叉指梳钳，如图A-2所示。这种装夹结构导致薄片和碎片的电镀和销钉基材，因为轻微的偏差的销钉。此外，由于阻尼凸点的宽度大于公称销宽，因此需要特别注意避免干扰或压碎它们。如图A-1所示。

预防性的维护

如果未对准的领先地形或损坏的设备电子产品出现在生产后检查中，预防性维护程序已经失败，需要重新测试和拒绝组件，以及线路停机和修复。成功的预防性维护计划是基于磨损和碎屑的统计投影，因此可以在方便的时间和在产品退化之前刷新夹具以进行维护。

应检查单位：

• 变形的变化
• 变化在压缩见证标志
• 弯曲半径的变化

应检查工具：

• 穿
• 积累的残留

结果应在趋势图中编制。

应定期使用触觉仪表，以确保桨叶或滚子形成工具中的临界分离尺寸。必须保持桨叶或辊的旋转中心，使得销不过靠近底部夹具而过度压缩。

夹具的维护

工具之间的碰撞，例如交叉梳状梳状钳位，以及器件引脚导致从引脚的电镀材料加载工具。这可以相对容易地导致尺寸控制丢失。应常规检查工具以进行加载和临界尺寸。

虽然铜芯材料和插销电镀相对于工具钢是软的，弯曲和修整的紧密公差，以及紧密的弯曲半径，给插销提供了相对的刚度，可以以惊人的速度侵蚀工具钢。工具应定期检查磨损情况，并测量关键尺寸。

不建议润滑以延长工具使用寿命。经验表明，润滑剂吸引刨花，灰尘和其他废料，导致润滑剂成为介质
刻痕和变形销表面。

通过使用类金刚石材料涂层(DLC)来保护磨损区域，工具钢的边缘正交性和表面平直性可以延长一段时间，或者使用硬质合金表面(尽管寿命比DLC短)。

控制计划，FMEA和PM时间表

一个良好的过程应具有明确的控制计划，具有识别的公差和规范的尺寸，适当的FMEA（失败模式效应分析）和预防性维护计划，旨在使工艺工具保持在原始条件和公差。应收集数据并作为趋势图（使用SPC样参数），上下规格限制，上下控制限制，目标值，数据分布图（具有识别该过程是否被控制为正常或偏斜的分布）。
应考虑上述时间表和控件，考虑以下与带状流程相关的项目详细列表：

1. 从载体胶带上取下设备的磁性拾音器。检查拾铁器有无磁屑、杂物，设定拾铁高度，设定放铁高度，检查测量
   高度和位置公差。
2. 夹紧。将顶部设置为底部夹紧高度和压力。检查领导者的见证标记。清洁底部钳位“L”，使方向一致。
3. 修剪引脚3.设置销3砧座，引脚3打孔的高度，并检查两者的锐度。清洁两个表面。
4. 形成工具。设定辊式成型工具的高度，设定距离包装体的距离，包括引线，从而避免过度弯曲。如果使用桨叶弯曲，请执行相同。
   设置旋转枢轴点为中心，避免两者过度弯曲。清洗滚轮或桨叶，清除电镀残留物。
5. 最终装饰。设置修剪工具的高度，检查工具和砧座的锐度，并清洁两者。
6. 铅蔓延。设置高度，移动距离行程和驱动距离。清洁所有表面，检查表面和公差的磨损。

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