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塑封模具选材及热处理工艺

点击次数:7613 发布时间:2012-06-20
  随着市场经济的发展,半导体产业的迅猛发展给了众多电子模具制造商充分的机会,作为半导体行业,在吸收世界*半导体设备制造商的成功经验后,更是取得了突飞猛进的发展。先进的模具结构、优良的制造工艺,专业的模具选材是半导体行业塑封模具立足市场的根本,也是赢得客户的关键,了解和掌握塑封模具选材及热处理工艺,是模具制造者与使用者共同的目的。本着以质取胜的原则,我们对模具的内在品质更加看重,并不断吸收先进技术,完善处理手段。下面主要谈谈塑封模具材料和热处理手段上的几点认识。
  
  塑封模具对材料性能的要求
  
  塑封模具是一种低温热作、多腔位热固性挤塑模具,受工作环境和封装产品特点的影响,制作模具的核心镶件材料必须具有以下特性:
  
  刚性
  
  塑封模具,承受着几十吨的合模压力必然需要足够的强度支撑,一般认为必须获得HRC50以上的硬度。
  
  耐磨损性
  
  镶件不断地与含有石英砂的塑料相接触、摩擦。必须拥有良好的耐磨损性,甚至在某些特定部位(如浇口等)要通过镶入硬质合金拼块来保证耐磨性。
  
  耐压痕性
  
  耐压痕是指镶件表面与可能残余的塑料在合模时产生压痕的可能性大小,如耐压痕性差则易于产生压痕并不断地越积越多,造成镶件失效,模具溢料。通常认为在HRC62以上时,方可保证耐压痕性。
  
  尺寸稳定性
  
  这是塑封模具重要特性之一。塑封模具是一种高精密模具,其尺寸精度在±0.002mm范围内,同时要保证高的尺寸稳定性,一般要求在经过-140℃<=>200℃,6次循环后其尺寸变化率在±10×10-6范围之内。通常采用多次深冷处理与高温回火来消除残余奥氏体,保证尺寸稳定。
  
  良好的清模性
  
  由于塑封模的工作频率很高,不好的清模性会造成型腔污损,产品产生废次品,因而必须通过提高型腔材料的耐蚀性,来提高清模性,并通过一些必要的表面处理。
  
  优良的放电加工性和镜面加工
  
  塑封模具多采用放电加工,随着激光打印的需要,型腔的表面粗糙度由原先的Ra1.6~Ra2.4μm向Ra1.2~Ra0.8μm发展,优良的放电加工性可以保证在细亚光面情况下,型腔均匀无乱纹,这就需要材料有好的放电加工性。通过电渣重熔冶炼法去除钢中杂质后的材料,不但达到放电加工使用要求,而且可以通过磨削达到镜面。
  
  耐腐蚀性
  
  镶件与塑料直接接触,与易于裂解的塑料反应产生腐蚀,这就要求材料具有良好的耐蚀性,并且通过表面电镀来改善耐腐蚀性。
  
  塑封模具材料的发展历程和方向
  
  作为塑封模具的材料,必须具有上述特点。国内外模具制造商都从自己的发展过程验证了这一点,并不断地使其完善,寻找更加优良的材料。
  
  从半导体行业塑封模具材料的发展过程中我们可以看到,在上个世纪70年代末,我们zui早使用的CrWMn具有一定的强度和抗蚀性,但随着模具技术要求的不断提升,我们也在不断地改进模具材料。
  
  为了提高模具的耐蚀性,我们开始采用了不锈钢系列的9Cr18材料,进而兼顾耐磨损性,而使用了440C。同样为了提高耐磨损性,我们使用了D2钢、ASP23、高速钢和硬质合金。在通过与世界半导体模具制造商的交流合作过程中,现阶段半导体行业更多地采用具有优良耐蚀性和耐磨损性集合的SAM97(C1.2—Cr17)和ELmax,更使半导体行业塑封模具精品化。
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