一种半导体封装模具的型腔加工工艺制造技术

本发明专利技术揭示了一种半导体封装模具的型腔加工工艺，具体包括：铣削粗加工，CNC粗加工，热处理，磨削粗加工，磨削半精加工，CNC半精加工，CNC精加工，磨床精加工及后处理。本发明专利技术提供一种半导体封装模具的型腔加工工艺，可以有效提高加工效率，加工精度，同时降低模具的加工成本。 1

A cavity machining process for a semiconductor packaging mold

The invention discloses a cavity processing technology for semiconductor packaging mold, which includes: milling rough machining, CNC rough machining, heat treatment, grinding rough machining, grinding semi-finishing, CNC semen finishing, CNC finishing, grinding machine finishing and post-processing. The invention provides a cavity processing technology for semiconductor packaging mold, which can effectively improve the processing efficiency, machining precision and reduce the processing cost of the die. One

【技术实现步骤摘要】
一种半导体封装模具的型腔加工工艺
本专利技术涉及一种型腔加工工艺，尤其涉及一种半导体封装模具的型腔加工工艺。
技术介绍
现代半导体产品封装的要求日渐复杂，其对半导体封装模具的要求也随之增高。半导体封装模具的型腔作为模具中最重要的组成部分，直接影响到封装产品的尺寸，外观，成品率等问题。因此，对现有模具加工技术提出了更高的要求，不仅需要保证更高的制造精度，还要达到要求的表面质量。由于半导体封装模具型腔加工工序中热处理硬度要达到HRC63-65度，所以传统半导体封装模具的型腔加工工艺为：模具钢材→铣削粗加工→CNC粗加工→热处理→磨削粗加工→电极加工→放电粗加工→放电半精加工→磨削半精加工→电极加工→放电精加工→磨削精加工→去除毛刺→电镀（或PVD涂层）等复杂冗长的工艺流程，不仅加工效率低，成本高昂，而且制造周期很长。其中，电极加工和放电加工两个加工步骤问题最为突出，放电加工的型腔表面粗糙度只能达到Ra0.4um左右，且加工时间长（约50小时左右），表面因长时间放电加工容易形成积碳，型腔表面的镀层（涂层）不牢固，易脱落，造成型腔的寿命缩短，模具在使用过程中清模、润模频次增加，降低了生产效率，生产成本大大增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种半导体封装模具的型腔加工工艺，可以有效提高加工效率，加工精度，同时降低模具的加工成本。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种半导体封装模具的型腔加工工艺，包括如下步骤：a、铣削粗加工，将待加工的模具钢材固定到铣床上，进行型腔几个面的加工，控制车削速度为100~130m/min，进给量为0.2~0.3mm/tooth，铣削时每个加工面留有0.2~0.3mm的余量；b、CNC粗加工，对步骤a粗加工完成的模具安装到CNC加工中心，对型腔进行CNC粗加工，控制粗加工钻孔时的钻孔速度为10~12m/min，进给量为0.05~0.1mm/r；铣削加工的铣削速度为130~160m/min，进给量为0.2~0.4mm/tooth；c、热处理，将步骤b完成的模具先淬火，再深冷处理和回火交替进行，使硬度达到HRC63-65度；d、磨削粗加工，将步骤c热处理后的模具放置到磨床上对型腔的几个面进行磨削加工，使得每个面的平行度，垂直度以及平面度在0.02mm以内；e、磨削半精加工，对模具的型腔进行再一次加工，去除铣削加工留下的余量；f、CNC半精加工，将步骤e加工后的型腔安装到转速达18000~42000r/min，位置精度0.005mm的高速高精度数控加工中心内对型腔进行半精加工，控制精加工的主轴转速为18000~42000r/min，进给量为0.02~0.1mm/r，采用M609碳化钨材质直径为0.2~2mm的平头型和球形铣刀，对型腔进行下刀量为0.01~0.05mm的分层型腔铣削，最终型腔单边预留0.01~0.03mm的加工余量；g、CNC精加工，将步骤f加工后的型腔仍安置于数控加工中心内对型腔进行精加工，控制精加工的主轴转速为25000~42000r/min，进给量为0.02~0.1mm/r，采用M609碳化钨材质的定制锥形铣刀，铣刀的刀尖直径为0.2~2mm，单侧角度为3~15°，对型腔进行深度轮廓精铣削至图纸要求尺寸；h、磨床精加工，进一步对步骤g加工后的型腔进行磨削加工，使得尺寸达到规定要求；i、后处理，对型腔内进行去毛刺操作，并进行单面2~3μm电镀或PVD涂层处理。作为优选，所述步骤a中模具钢材选用ASP23粉末冶金高速钢。作为优选，所述步骤c中淬火步骤为，将模具置于真空炉内，在保护气体内淬火，在500-550℃和850-900℃分2部分预热，在1145℃下，保温18分钟环境下奥式体化，并缓冷至40-50℃，得到HRC63-65度的硬度。作为优选，所述步骤c中回火步骤为，将模具置于真空炉内，在保护气体内分三次回火，每次回火温度为560℃，保温时间至少1小时，然后冷却至室温，使工件残余奥式体量小于1%。作为优选，所述步骤c中深冷处理步骤为，将模具置于-150℃至-196℃的环境内保温1-3小时进行深冷处理，以获得稳定的尺寸。本专利技术所揭示的一种半导体封装模具的型腔加工工艺，采用CNC精加工工序替代原先的电极加工及放电加工，采用定制的刀尖直径为0.2~2mm，单侧角度为3~15°的铣刀，控制铣刀铣削加工时的走向以及进给量，从而实现对型腔的精细加工，CNC精加工相比原先的多次电极加工，放电粗加工，放电半精加工步骤，其加工时间可以减少30小时左右，而型腔的表面粗糙度可以达到Ra0.15左右，使得后续的表面镀层（PVD涂层）牢固，不会脱落，而且最终的模具加工的产品脱模容易。与现有技术相比，本专利技术揭示的一种半导体封装模具的型腔加工工艺，具有如下有益之处：明显减少了型腔的加工步骤，减少了重复加工过程中装夹次数，提高了半导体封装模具型腔的加工精度，同时极大的缩短了加工时间，提升表面粗糙度；整个模具加工成本降低，制造周期缩短，制备产品时脱模容易，从而减少模具使用过程中清模和润模的频次，提高生产效率，降低生产成本。附图说明图1为本专利技术封装模具的型腔侧面剖视图。具体实施方式下面将结合本专利技术的内容，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。本专利技术所揭示的一种半导体封装模具的型腔加工工艺，实现对图1的型腔的加工，具体包括如下步骤：a、铣削粗加工，将待加工的模具钢材固定到铣床上，进行型腔六个面的加工，该模具钢材选择APS23粉末冶金高速钢，在铣削是控制车削速度为100~130m/min，进给量为0.2~0.3mm/tooth，铣削后采用六面角尺进行尺寸测量，要求每个加工面都留有0.2~0.3mm的余量；b、CNC粗加工，对步骤a粗加工完成的模具安装到CNC加工中心，对六面体型腔进行CNC粗加工，具体的粗加工内容包括钻孔，攻牙，铣槽等操作，这些操作的具体步骤可以参照现有的CNC粗加工控制；c、热处理，将步骤b完成的模具先淬火，再深冷处理和回火交替进行，使硬度达到HRC63-65度，具体步骤如下：c1、淬火，将模具置于真空炉内，在保护气体内淬火，在500-550℃和850-900℃分2部分预热，在1145℃，保温18分钟环境下奥式体化，并缓冷至40-50℃，得到HRC63-64度的硬度；c2、深冷处理，模具淬火后应立即进行深冷处理，将其置于-150℃至-196℃的环境内保温1-3小时进行深冷处理，以获得稳定的尺寸；c3、回火，模具置于真空炉内，在保护气体内分三次回火，每次回火温度为560℃，保温时间至少1小时，然后冷却至室温，使工件残余奥式体量小于1%；d、磨削粗加工，将步骤c热处理后的模具放置到磨床上对型腔的六个面进行磨削加工，使得每个面的平行度，垂直度以及平面度在0.02mm以内；e、磨削半精加工，对模具的型腔进行再一次加工，去除铣削加工留下的余量；f、CNC半精加工，将步骤e加工后的型腔安装到转速达18000~42000r/min，位置精度0.005mm的高速高精度数控加工中心内对型腔进行半精加工，控制精加工的主轴转速为18000~42000r/min，进给量为0.02~0.1mm/r，采用M609碳化钨材质直径为0.2~2mm的平头型和球形铣刀，对型腔进行下刀量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装模具的型腔加工工艺，其特征在于包括如下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装模具的型腔加工工艺，其特征在于包括如下步骤：a、铣削粗加工，将待加工的模具钢材固定到铣床上，进行型腔几个面的加工，控制切削速度为100~130m/min，进给量为0.2~0.3mm/tooth，铣削时每个加工面留有0.2~0.3mm的余量；b、CNC粗加工，对步骤a粗加工完成的模具安装到CNC加工中心，对型腔进行CNC粗加工，控制粗加工钻孔时的钻孔速度为10~12m/min，进给量为0.05~0.1mm/r；铣削加工的铣削速度为130~160m/min，进给量为0.2~0.4mm/tooth；c、热处理，将步骤b完成的模具先淬火，再深冷处理和回火交替进行，使硬度达到HRC63-65度；d、磨削粗加工，将步骤c热处理后的模具放置到磨床上对型腔的几个面进行磨削加工，使得每个面的平行度，垂直度以及平面度在0.02mm以内；e、磨削半精加工，对模具的型腔进行再一次加工，去除铣削加工留下的余量；f、CNC半精加工，将步骤e加工后的型腔安装到转速达18000~42000r/min，位置精度0.005mm的高速高精度数控加工中心内对型腔进行半精加工，控制精加工的主轴转速为18000~42000r/min，进给量为0.02~0.1mm/r，采用M609碳化钨材质直径为0.2~2mm的平头型和球形铣刀，对型腔进行下刀量为0.01~0.05mm的分层型腔铣削，最终型腔单边预留0.01~0.03mm的加工余量；g、CNC精加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德霄，贲春香，刘鹏，
申请(专利权)人：南通斯迈尔精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32