研究動機與目的

台灣在 1980 年代之前的高科技產業主要以消費性電子，但在 1985 年以後，

融入美國電腦業的分工體系，為美國電腦大廠進行代工，因此，在 1980 年代後期，

資訊電子業也一躍而為台灣的主力產業，但隨著網際網路的興起、數位傳輸技術 的進步及電信自由化的發展，所以通訊（Communication）、資訊（Computer）及 消費性電子（Consumer electronics）等 3C 產品也進一步的整合，其中 IC 產業 是我國邁向開發國家與經濟發展的一鼓重大力量，金屬沖壓件更是電子零組件產 業健全發展不可或缺的角色。

IC 產業與通訊產業中，相關產品的電子訊號需要利用各式的傳輸介面，藉由 傳統的線材連接器、或光纖連接器，將資料傳遞到指定的設備中。其中 IC 導線架 與各式連接器內金屬端子，皆需倚賴高速沖床以連續沖模的方式，進行薄金屬板 剪切與成型加工。

在半導體晶圓製程細微化，依摩爾定律，每18 個月相對單位密度體積將提昇 一倍，在有限面積下，單顆裸晶體積與密度必須向下發展，也就是說在顯微技術 將不斷縮小。其製程由0.35μm 發展成目前 0.045μm(45nm)，所以在半導體後製 程封裝流程勢必將朝向更細微化發展。

IC 導線架模具業者常以高價的鎢鋼為連續沖模之沖頭材料，但在長時間的連 續工作環境中，微小的廢屑會因熱、因摩擦、因潤滑劑的黏性隨著沖頭行程而上 升，影響了模具的正常運作。在材料加工製程中，刀具的外型尺寸以及磨耗狀況 將直接影響到產品的尺寸與加工品質，高速薄金屬板剪切製程中，沖頭側腹的磨 耗現象會因剪切參數的設定而異，而側腹磨耗量會直接影響到沖頭的寬度值，相 對的產品的剪切尺寸也受到很大的影響。

IC 導線架製造過程，一般可分為沖壓式(Stamping)及蝕刻式(Etching)兩種流 程。沖壓式製程，其優點為一種低成本，迅速，且省勞力的 IC 導線架製造方法；

但是高細長比的剪切沖頭，使得刀具的剛性受到很大的限制，在加工中容易造成 斷裂，挫曲或撕裂的現象，導致材料有相當程度的潛在不穩定的變異性因子存在 風險，且沖壓模具價格高昂，所以務必考慮其成本與經濟規模下來做決定。蝕刻 式製程，其優點是在蝕刻製程為藥液腐蝕，所以其製程無應力產生，可避免掉加 工所殘留應力因素，其光罩成本亦比沖壓模具少很多，但在製程生產過程中易產 生過蝕刻現象，造成尺寸上的誤差，由於蝕刻速度較慢，故適用於小批量生產，

以符合目前電子產品，少量多樣的產出模式，並可適用於較細微之產品。但是在 成本與效率的考量下，IC 導線架引腳的成型上能需以生產速率快的連續沖模製程 進行之。

連續沖壓模為一種低成本、迅速、降低勞力與高度自動化金屬沖壓件製造方 法，在大量、快速的情況下連續沖壓有絕對的優勢；由於市場與消費者的需求電 子產品也朝的短、薄，輕、小的趨勢發展，相對 IC 沖壓產品也由早期的 8 支導腳 發展到目前的 256 支導腳，導腳的 Pitch 也縮小到 0.14mm，沖壓技術的提升與產 品成本的降低為未來 IC 沖壓產業發展與生存的關鍵，為了在這一波時代的洪流爭 一席之地，所以目前工業界與學術界紛紛積極投入加工精密化與產品微小化之研 究。

模具材料的選擇與應用關係著模具的壽命與產品的品質，但往往因材料選擇不當 造成模具的品質無法確保，進而影響到製造成本的提高與品質的降低，沖壓模具 利用剪切成型所以要有抗磨耗性，且沖壓模具要承受高速衝擊易斷裂，故材料也 要兼顧破壞韌性，除了傳統工具鋼以外，一般比較常用的就是碳化鎢材料，但由 於 IC 導線架要求品質越來越高，導腳的 Pitch 越來越小，相形下導腳的沖頭越來 越細小，沖壓模具精度要求也越來越高，相對的模具的成本也跟著越高，其中沖 頭約佔模具成本 1/4~1/3，所以如何減少沖頭磨耗是降低產品製造成本的關鍵，而 耐磨耗材料的選用是減少沖頭磨耗最直接方法，這次選用陶瓷材料做為研究的題 材，是針對陶瓷材料的高硬度與低摩擦特性，評估其成本與相對壽命是否值得投

資，會不會影響到沖壓品質，因模具沖壓時間的延長，進而減少模具維修成本並 增加沖壓機台的利用率；在有限元素模擬軟體的輔助下，並運用田口實驗法來做 為沖頭的最佳化分析，可減少嘗試錯誤的發生，可以節省模具開發時程和成本，

更可以提高模具的可信度，故陶瓷材料沖頭應用可行性評估與沖壓成本的減少為 本研究最主要之目的。

综合以上，本文探討 IC 導線架沖壓製程之沖頭壽命與成本分析，主要研究主 題為：

(1) 從材料的成本、沖頭壽命等，比較陶瓷與碳化鎢沖頭所需耗費的成本。

(2) 應用 ANSYS 有限元素分析軟體，來執行實驗並分析其結果是否符合實際工 程上的應用，並運用田口實驗法來做為沖頭的最佳化分析。