半導體精密模具製造方法及製造過程

　　從半導體精密模具製造訂（dìng）單的簽訂到成品合格模具交付（fù）客戶的過程的每個環節都可能影響模具的質量，精密模具製造過程按係統工程（chéng）控製（zhì），必須對其每一環（huán）節加以控製，是半導體精密模具製造的前提。

　　而（ér）模具零（líng）件加（jiā）工的指導思想是針對（duì）不同的模具零件、不同的材質、不同的形狀和（hé）不同的技（jì）術要求製訂相應的工藝（yì）方案。模具零件的一般工藝（yì）過程為：毛坯（pī）準備-粗加工（gōng）-半精加（jiā）工-熱處理(淬火、調質)-精密磨削-電加工-鉗工修整及表（biǎo）麵加工。通（tōng）過對加工過（guò）程的各工序控製，達到（dào）要（yào）求的加工精度。

　　1.半導體精密模具材料及熱處理控製

　　模（mó）具零件熱處理使零件獲（huò）得所需要的材（cái）料硬度的同時，又（yòu）要使零件（jiàn）加工過程和加工後尺寸形狀能夠穩定，針對零件材質的不同和零件結構特點，有不同的熱處理方式，必須對零件熱（rè）處理（lǐ）內（nèi）應力進行（háng）控（kòng）製製訂熱處理工藝要充分考慮經材（cái）料淬透性淬硬性過熱敏性以及脫碳敏感性（xìng），對薄壁零件要采用壓淬（cuì）工藝。

　　(1)精密模具材料選用：除（chú）了選用CrWMn、Cr12、40Cr、GCr15、Cr12MoV、9Mn2V硬質合金外，對一些工（gōng）作強度大，受力苛刻的凹模、凸模，可選用具有較高的熱穩定性和良好的組織狀態的合（hé）金鋼S2、S3、V10、APS23S1、G2、G3、G4、G8等等。

　　(2)淬火後去應力處理：淬火後工件（jiàn）都存留（liú）內應力，容易導致後續精加工後工件尺寸變（biàn）化甚至開裂（liè），因此零件淬火後（hòu）應趁熱回火，消除淬火應力對形（xíng）狀複雜、內外轉角較多的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需（xū）進行去（qù）應（yīng）力退（tuì）火或多（duō）次時效處理，充分釋放應力。

　　2.半導體精密（mì）模具磨削加工控製（zhì）

　　磨削是精密模具（jù）加（jiā）工的關鍵（jiàn）工序。精加工磨削要嚴格控製磨削變形（xíng）和磨削裂紋的出現，甚至要控製工件表麵的顯微裂紋。製訂精密磨（mó）削工藝時要考慮以下幾方麵。

　　(1)選擇磨削砂輪：針對模具材料的高鎢、高釩、高鉬、高合金，高（gāo）硬度的特點，可選用PA鉻鋼玉砂輪和GC綠碳化矽砂（shā）輪;當加工（gōng）硬質合（hé）金、淬火硬度很（hěn）高（gāo）的材質時，采用有機粘結劑的金剛石砂輪，有機粘結（jié）劑砂輪自磨利性好（hǎo），磨出的（de）工件精度在IT5以上，粗（cū）糙度可達Ra=0.16um的要求。CBN立方氮化硼砂輪用在數（shù）控成型（xíng）磨床、坐標磨床、CNC內外圓磨床（chuáng）上進行精加工，效果（guǒ）優於其它種類（lèi）砂輪。磨削加工中要及時修整（zhěng）砂輪，保持砂輪的銳利，當砂（shā）輪鈍化後會在工件表麵滑擦、刻劃、擠壓，造成工件表麵燒傷、顯微裂痕或產生溝槽，影響加工精度。

　　(2)進刀量選擇：精密磨削的進（jìn）刀量要小，磨削（xuē）中冷（lěng）卻（què）要充分，盡量選擇冷卻液介質，加工餘量（liàng）在0.01mm內的零件要恒溫磨削。

　　(3)工件裝夾：軸類零件的特點是由多個回轉麵構成，精密加工方法一般采用在內外圓磨床（chuáng）磨削加工過程中，利用磨床夾頭和尾（wěi）架頂尖夾緊定位工件或者用首尾（wěi）兩頂尖定位工件，此時夾頭與頂尖中心的連線（xiàn）就是磨削後工件的中心線，如果中心線跳動，加工後的工件同軸度達不到要求，因此在加（jiā）工前（qián）要做好夾頭及頂尖的同心檢（jiǎn）測和首尾頂（dǐng）尖對中檢查簿壁內孔（kǒng）磨削（xuē）時要考慮（lǜ）采用夾持工藝台，即在車加工時多留下一段厚壁部分，待磨削內孔完成後進行切除（chú）。

　　3.電火花（huā）加工控製

　　(1)線切割加工準備：線切割選用精密慢（màn）走絲線切割機床，加（jiā）工精度±0.001mm，粗糙度Ra=0.2um，選擇（zé）去離子度高的去離子（zǐ）水線切割絲垂直度符合加工（gōng）精度要求張緊力適度切割用絲材質與被切工件（jiàn）材質相適應，確保（bǎo）合（hé）理的加工速（sù）度。

　　(2)加工路線設計：線切割加工對材料原來的（de）應力均衡在加工過程中（zhōng）有所破壞，引起拐角處應力集中，處理應力集中的（de）方法，運用矢量（liàng）平移原（yuán）理（lǐ），精加工前先留0.8~0.9mm餘量，預加工出型腔大致形狀，再進行熱處理，使（shǐ）加工應力盡可能在精加工前釋放，以保證熱穩定性。加工凸模時采用4遍（biàn）切割，切割絲的切入位置（zhì）及路（lù）徑要合理製定（dìng）選擇夾持坯料的位置應在第一（yī）遍進刀後，工（gōng）件不成懸壁狀態，始終使工件受力狀（zhuàng）態良好，不影響後續加（jiā）工;在坯料上打孔（kǒng）穿（chuān）絲，加工效果較外形割入好。

　　(3)電火花成型加工工藝：電火花成型加工分別（bié）要製作粗、精電極。精電極用CNC數控機床加工完成，Cu-W合金電極，綜合性能好，電極損耗量比紫銅電極小，在良好的排屑條件下，加（jiā）工（gōng）難加工材料和截麵形狀複雜零件;Ag-W合金電（diàn）極比Cu-W合金電（diàn）極性能更優，用於精密加工;石墨電極，選用損耗小、硬度大（dà）、電蝕速度快、表麵粗糙度低的進口石墨。電火花加工結束前安排精（jīng）規準修整，去（qù）除表麵形成的硬化薄層。

　　4.表麵處（chù）理及（jí）模具組裝

　　(1)表麵處理：精加工後經過表麵（miàn）處理工件表麵無氣孔、硬（yìng）度均勻、各向特性差（chà）異小、夾雜（zá）物低和（hé）零件表麵無加工時留下得（dé）刀痕磨（mó）痕等應力集中的（de）地方。通過拋光、研磨、鉗工（gōng）打磨對工（gōng）件無用棱邊銳角孔口進行倒鈍，電加工後表麵呈灰（huī）白色6~10m變質硬化層去除，該層脆而帶有殘留應力，在（zài）使用之前要充分（fèn）消除硬化層。

　　(2)模具（jù）組裝：組裝（zhuāng）前要對（duì）工件作充分的（de）退磁處理，並用（yòng）乙（yǐ）酸乙（yǐ）脂清洗表麵，在磨削加工電加工過程中，工件會有一定磁化，具有微弱磁力，容易吸附一些小雜物（wù）組裝過程中：充分理解裝配圖的結構和技術要求，配齊各類零件;正確列出各零部件（jiàn）相互之間的（de）裝配次序（xù）;檢查各零部件的尺（chǐ）寸精度，明確各項配合要（yào）求;配齊所需裝配工具;先裝模架部分的（de）導（dǎo）柱導套、型腔成型塊（kuài）組件鑲拚組合;組立模板與凸模凹模結合，調整各板（bǎn）位置;開合模具，檢查模具動作是否準確可靠。

　　5.結（jié）語

　　本文論述的精密模具製（zhì）造方（fāng）法，從模具的製造全過（guò）程控（kòng）製和模具工作零件精加工（gōng）的過程（chéng）控製兩方麵進行了闡述，此方（fāng）法已應用於實際生產中，取得了較好效果，我們（men）在實際生產中（zhōng）不斷（duàn）完善此方法。