使用反向偏置霍尔效应器件的导铸指南

使用反向偏置霍尔效应器件的导铸指南

布拉德利·史密斯(Bradley S亚博棋牌游戏mith)， Allegro MicroSystems, LLC

下载PDF版本

介绍

磁反向偏压的Allegro霍尔效应器件损坏的一个常见原因是为准备最终组装而进行的各种引线成型操作。本应用笔记提供了在设计工具以完成设备的最终准备时需要考虑的具体信息和一般想法。应用程序的注意使用霍尔效应器件设计组件指南，AN277031，必须与本文件一起使用。

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各种霍尔效应器件封装类型的通用封装配置。SE封装与其他封装类似，有扩展引脚，但有一个更大的封装盒和稍长的引脚长度。SE和需要考虑的其他SE之间有细微的差别(参见图3)。

封装SG, SH，和SJ共享一个共同的通用封装轮廓和销钉长度。它们的区别仅仅在于SH包有两个修剪过的销钉(其余两个销钉也比SG和SJ稍微宽一些)，SJ有分散的销钉，而SG和SH销钉是直的。

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:本应用程序说明主要关注集成了反向偏置的包。Allegro还提供其他不带反向偏置的长针封装，但具有类似的潜在引线成型要求。这些包如图4所示。)

Leadforming过程的概念

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
夹具的设计应考虑以下特点:

• 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（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
在组装到最终载体中的装置的角度方向。

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:

• 在引脚的两边都很明显
• 在大头针两侧同样深的浮雕
• 穿过销的整个宽度均匀
• 垂直于大头针的侧面
• 所有同时夹紧的销钉都是统一的

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:

• 积累的碎片
• 轴承表面磨损

两者都是重复制造过程不可避免的结果，但不应允许降低生产率和质量。对这些项目的维护应进行计划，使用统计预防性维护计划制定的时间表，并应通过预期的夹具设计促进清洗和工具更换。

• 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
• 允许快速更换轴承表面

第一项要求工作台设计允许切向接触。第二和第三项可以通过设计可移动的配件来容纳。一种方法，如图8所示，
就是在现成的直线轴承上安装两个固定装置。两个固定装置可以通过简单地在轴承上移动它们来交换。精密轴承可随时提供内置锁定
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，应使用尽可能少的监测站:

• 最严格的任务，定位装置和销夹紧，可以执行的次数最少;如果必须进行不止一次夹紧，则应重复放置
• 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)
• 转换时间(设备从一个工位移动到下一个工位)可以最小化
• 通过在完成前一阶段的作业时预先安装工具，可以减少安装时间(下一阶段的定位工具)，并且可以在完成前一阶段的作业时开始下一阶段的作业
  阶段是清算

销钉弯曲及修整

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，在预弯SJ封装中有许多器件可用，当可用时应选择该封装，而不是在制造后进行弯曲。

阶段1。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，利用磁性特性和包壳表面，以精确和可重复性安装设备。这种销夹工具设计说明了使用销下的包装盒和包装盒的侧面的想法，以正确地定位包装盒(在二维)对下钳内面(图10)。图11说明了底部夹具的主要特征(参见图12的详细视图)。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想法是安全隔离包装盒和销钉从任何应力传播到和进入包装盒。

请注意，底部夹具在销钉下有一个宽度，设置为弯曲偏移，销钉在90度的销钉弯曲后从包装盒分离(见图13的放大视图)。如果需要从包装箱更大的距离，可以使用垫片附在内底钳。

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。

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

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)。

销子的拉杆一侧应该由一个铁砧支撑，在冲床修剪销子之前，铁砧在销子下就位。铁砧边缘的距离从包应设置在最后,90度销弯曲和未切边的针的长度,这样没有干扰削减了剩余的后续流程步骤,如修边针1、2和4(参见图15)。

阶段3。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。

滚子成形
滑动或闸板成型工具对销钉使用极端的力量，刮擦镀层，如果坐得太紧，几乎剪切销钉。因此不推荐使用。推荐的成型工具是滚轮成型头，它以最小的摩擦力在销上滚动，使销弯曲90度，同时牢固地夹紧设备(图19)。滚压成型是损伤最小的引线成型方法，当正确夹紧时，不会对包装箱或内部电线施加任何应力。

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，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)。

弯曲金属时，总会有几度的回弹。通常，这不是关键，但如果不能接受回弹，当使用滚轮成型时，可以对底部夹具做一个轻微的斜角，以允许在夹紧面以下的销钉轻微过度成型(图20)。辊筒的定位可以用凸轮来适应这一区域的过成形。然而，这种影响是微不足道的。

阶段4。修剪销1、2和4

剩下的销钉现在可以修剪到下钳下的最终长度，使用底部钳体的下边缘作为砧(图22)。
冲床

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，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封装配置有扩展销钉，便于为焊接头电极接触或焊接提供足够的间隙。如果所要求的设备没有这些封装，并且使用了SG封装(或其他带有直销的封装)，则可能需要在最终的载体组装中进行销展开以提供间隙。

阶段1。夹紧

一种可能的解决方案如图25和26所示。夹具有三种类型的组件:

• 前后夹钳，用于约束设备销钉和引导其他工具的移动
• 成型的工具刀片，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
• 装载工具表面和刮削设备销钉
• 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步参考。所描述的尺寸、材料和技术必须加以考虑和改进，以适应每种应用的特殊工艺要求。

欲了解更多关于所讨论的Allegro包装的信息，或关于铅铸业务的建议，与您当地的Allegro现场服务代表联系．

在快板的网站上包装部分,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

梳子夹紧

不应使用的工具之一是指间梳夹，如图A-2所示。这种夹紧配置会导致镀层和销钉基体材料的切片和碎片，因为销钉的轻微定向错误。此外，由于挡板突出导致比公称销宽更大的宽度，需要特别注意避免干涉或压碎它们。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
• 压缩证人标记的变化
• 弯曲半径的变化

应检查工具：

• 穿
• 积累的残留

结果应该用趋势图汇编。

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，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）。
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
   高度和位置的公差。
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。

版权所有©2011-2013,Allegro亚博棋牌游戏 MicroSystems, LLC
本文件中包含的信息不构成Allegro就本文件主题向用户作出的任何陈述、保证、保证或诱惑。所提供的信息不能保证基于这些信息的流程是可靠的，也不能保证Allegro已经探索了所有可能的故障模式。用户有责任对最终产品进行充分的确认测试，以确保其可靠并满足所有设计要求。