淺談：半導體精密模具製造方法及（jí）製造過程

　　從半（bàn）導體精密模具製造訂單的簽訂到成品合格模具交付客戶的過程的每（měi）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控（kòng）製，必須對其每（měi）一環節加（jiā）以控製，是半導體精密模具製造（zào）的前提。

　　而（ér）模具零（líng）件加工的指（zhǐ）導思想是針對不同的模具零（líng）件（jiàn）、不同的材質、不（bú）同的形狀和（hé）不同的技術要求製訂相應的工藝（yì）方案。模具零件的一（yī）般（bān）工藝過程為：毛坯準備（bèi）-粗加（jiā）工（gōng）-半精加工-熱處理(淬火、調質（zhì）)-精密磨削-電加工-鉗工修整及表麵加工。通過對加工過程的各工序控製，達到（dào）要求的加（jiā）工精度。

　　1.半導體精（jīng）密模具材料及熱處理控製

　　模具零件熱處理使零件獲得所需要的（de）材料硬度的同時，又要使零件加工過程和加（jiā）工後尺寸形狀能夠穩定，針（zhēn）對（duì）零件材質的不同和零件結構特點，有不同（tóng）的（de）熱處理方式，必須對零件熱處理內（nèi）應力進行控製製訂熱處（chù）理工藝要充分（fèn）考慮經材料淬（cuì）透性淬硬性過熱敏性以（yǐ）及脫碳敏感性，對薄壁零件要采用壓淬工藝。

　　(1)精（jīng）密模具材料選用（yòng）：除了選用CrWMn、Cr12、40Cr、GCr15、Cr12MoV、9Mn2V硬質合金外，對一些工作強度大，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（zhī）狀態的合金鋼S2、S3、V10、APS23S1、G2、G3、G4、G8等等。

　　(2)淬火後去（qù）應力處（chù）理：淬火後工件都存留（liú）內應力，容易導致後續精加工後工件尺寸變化甚至開裂，因此（cǐ）零件淬火後應（yīng）趁熱回火，消除淬火應力對形狀複雜、內外轉角較多的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需進行去（qù）應力退火或多（duō）次時效處理，充分釋放應力。

　　2.半導體精密模具磨削加（jiā）工（gōng）控製

　　磨削是精（jīng）密模具加工的（de）關鍵工序。精加工磨削要嚴格控製磨削變形和磨削裂紋的出現，甚至要控製（zhì）工件表麵的顯微裂紋。製訂（dìng）精密磨削工藝時要考慮以下幾方麵。

　　(1)選擇磨削砂輪：針對模具材（cái）料（liào）的高鎢、高釩、高鉬、高合金，高硬（yìng）度的特點，可選用PA鉻鋼玉（yù）砂輪和GC綠碳化矽砂輪;當加工硬質合金、淬火硬度很高的材質時，采用（yòng）有機粘結劑的金剛石砂輪，有機（jī）粘（zhān）結劑砂輪自磨利（lì）性好，磨出的工件精度在IT5以上，粗糙度可達Ra=0.16um的要求。CBN立方氮化硼（péng）砂（shā）輪用在數控（kòng）成型磨床（chuáng）、坐標磨床、CNC內外圓磨床上進行精（jīng）加工，效果優於其它種類砂輪（lún）。磨削加工中要及時修整砂輪，保持砂輪的銳利，當砂（shā）輪鈍化後會在工件表麵滑擦、刻（kè）劃、擠壓，造成工件表麵燒傷、顯微裂痕或產生溝（gōu）槽（cáo），影（yǐng）響加工精度。

　　(2)進刀量（liàng）選擇：精密磨削的進刀量要小，磨（mó）削中冷卻要充分，盡量選擇冷卻液介質，加工餘量在0.01mm內的零件要恒溫磨（mó）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（bān）采用在內外圓磨床磨削加工過程中，利用磨床（chuáng）夾頭和尾架頂尖夾緊定位工件或者用首（shǒu）尾兩頂尖定位（wèi）工件，此時（shí）夾頭與頂尖中心的連（lián）線就是磨削後工件的中心線，如果中心線跳動，加工後的（de）工件同軸度（dù）達不到（dào）要求，因此在加工前要做好夾頭及頂尖的同心檢測和首（shǒu）尾頂尖對中檢查簿壁內孔（kǒng）磨削時要考慮采（cǎi）用夾持工藝台，即在車加工時（shí）多留下一段（duàn）厚壁部分，待磨削內孔完成後進行切除。

　　3.電火花加工控製

　　(1)線切割（gē）加工準備：線切割選用精密慢走絲線切（qiē）割機床，加工精度±0.001mm，粗（cū）糙度Ra=0.2um，選擇去離子度高（gāo）的去離子水線切割絲垂直度符合（hé）加工精度要（yào）求張緊力適度切割用絲材質與被切工件材質相適應，確保合理的加工速度。

　　(2)加工路線設計：線切割（gē）加工對材料原來（lái）的應（yīng）力（lì）均衡在加（jiā）工過程中有所破壞，引起拐角處應力集中，處理應力集中的方法，運用矢量（liàng）平移原理，精加工前先留0.8~0.9mm餘量，預加工出型腔大致（zhì）形狀，再進行熱處理，使加工應力盡可能在精加工前釋放（fàng），以保證熱穩定性。加工凸模時采用（yòng）4遍切割，切割絲的切入位置（zhì）及路徑要合（hé）理製定選擇夾持坯料的位置應（yīng）在第一遍進刀後，工（gōng）件不成懸壁狀態，始終使工件受力（lì）狀態良好，不影響後續（xù）加工;在坯料上打孔穿絲，加工效果較外形割入好。

　　(3)電火花成型加工工（gōng）藝：電火花成型（xíng）加工分別要製作（zuò）粗、精電極。精電極用（yòng）CNC數控機床加工（gōng）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（xià），加工難加工材料和截麵（miàn）形狀複雜零件;Ag-W合金電極比Cu-W合金電（diàn）極（jí）性能更（gèng）優，用於精密加工;石（shí）墨電極，選用損耗小（xiǎo）、硬度大（dà）、電蝕（shí）速度快、表麵粗糙度低的進（jìn）口石墨。電火花加（jiā）工結束前安排精規（guī）準修（xiū）整，去除表麵形（xíng）成的硬化薄層（céng）。

　　4.表麵處理及（jí）模具組裝

　　(1)表麵處理：精（jīng）加工後經過表麵（miàn）處理工件表麵無氣孔、硬度均（jun1）勻、各向（xiàng）特性差異小、夾雜物低和零件表麵無加工時（shí）留下得（dé）刀痕磨痕等應（yīng）力集中（zhōng）的地方。通過拋光、研磨、鉗工打磨對工件無用棱邊銳角孔口（kǒu）進行倒鈍，電加工後表（biǎo）麵呈灰白色6~10m變質硬（yìng）化層去（qù）除，該層脆而帶（dài）有（yǒu）殘留應力，在使用之前要充分消除硬化層。

　　(2)模（mó）具組裝（zhuāng）：組裝（zhuāng）前要對工件作充分的退磁處理（lǐ），並用乙酸乙脂清洗表麵，在磨削加工電加工過程中，工件會有一定磁化，具（jù）有微（wēi）弱磁力，容易吸附一些小雜（zá）物組裝過程中：充分理解裝配圖的結構和技（jì）術要求，配齊各類零件（jiàn）;正確列出各零部件相互之間（jiān）的裝配次序;檢查各零部件的（de）尺寸精度（dù），明（míng）確各項配合要求;配齊所需裝配工具;先裝模架部分的導（dǎo）柱（zhù）導套（tào）、型（xíng）腔成型塊組件鑲（xiāng）拚組合;組立模（mó）板與凸模凹模結合，調整各板位置;開合模具，檢查模具動作是否準確可（kě）靠。

　　5.結（jié）語

　　本文（wén）論述的（de）精密模具製造方法，從模（mó）具的製（zhì）造全過程控製和模具工（gōng）作零件精加工的過程控製兩方麵進行了闡（chǎn）述，此方（fāng）法已應用於實際生（shēng）產中，取得了較好效果，我們（men）在實際生（shēng）產中不斷完善此方法。