拉丝模具缺陷对键合丝材表面质量的影响

时间：2023-02-04

键合丝是在半导体器件和集成电路组装时，为使芯片内电路的输入 / 输出键合点与引线框架的内接触点之间实现电气连接的微细金属丝内引线。因电导率高、化学性能稳定、焊接性良好和塑性优良等特点被作为键合内引线，通常有金丝、金合金丝，铜丝、镀钯铜丝，银丝以及银合金丝等品种。在键合丝材生产的过程中，有些材料基于自身的特点需要气体保护，有些材料还需要中间退火，但总体生产流程是相同的，包含提纯、熔炼、拉丝、退火和绕线工序等工艺。同时，在生产过程中键合丝材直径不断减小（毫米到微米级），是通过减小模具直径来实现的

根据金属丝材质的不同，模具数量也不相同，但一般一套模具的数量可达到百个。拉丝模具由模套和模芯组成，如图 2 所示。模套主要用来固定模芯起到与设备配合的作用，同时，模芯与金属线材接触来完成塑性变形的过程，因此、拉丝模具的作用是通过模芯来实现的。而且模芯质量不仅决定了金属线材的表面质量，还决定了压缩线材所需的压力，并影响拉拔后线材中的残余应力分布。常用模芯材料有硬质合金、**金刚石和聚晶金刚石等。其中聚晶金刚石模具因硬度高、耐磨性好、内孔磨损均匀和抗冲击能力强等特点，被广泛作为键合丝材的制备模具。按工作性质，模芯结构可分为入口区、润滑区、压缩区、定径区和出口区五个区间（如图 2 所示）。入口区作用是方便穿线并存储润滑剂，角度为 70°左右；润滑区是引导金属线材进入压缩区部分的区域，角度为 40°左右；压缩区是丝材的变形部分，是模孔的主要结构，压缩区角度为 15°左右；定径区则是确定丝材的准确尺寸；而出口区是用于防止刮伤丝材表面，出口区角度为 70°左右。模芯的这五大区域必须严格对中，采用电火花加工与声波加工相结合的工艺，可以实现聚晶金刚石拉丝模具从粗到精的加工要求。

根据拉丝模具在拉拔工序中的位置，分为套模和成品模。成品模为终获得成品直径的模具，而在拉拔过程中所用到的其它模具均称为套模。拉丝模具的失效方式有正常失效和非正常失效。正常失效是指拉丝模具经过大量的生产使用，因摩擦而自然磨损或缓慢的产生塑性变形和疲劳裂纹，达到正常使用寿命后的失效。非正常失效是指模具未达到设计使用期限，产生的断裂、裂纹以及严重的局部磨损和塑性变形。

本文针对生产过程中拉丝模具缺陷的常见类型，以及其对键合丝材表面质量的影响，提出从拉丝模具管理、润滑剂和控制键合丝材表面质量的角度以延长模具使用寿命，减缓模具磨损的有效措施。

词条
词条说明
金刚石拉丝模具的磨损原因及分析
拉丝模自身加工质量因素导致模具磨损(1)金刚石模坯与模具钢套镶嵌不对称，烧结的硬质合金钢套分布不均匀或有空隙，都容易导致在拉拔线材过程中产生U形裂痕；(2)金刚石模坯在激光打孔过程中，烧结痕迹清理不干净或受热不均匀会导致金刚石层内金属触媒、结合剂等聚成一堆，这样容易导致在拉丝过程中模具出现凹坑；(3)模具孔型设计不合理，入口润滑区开口过小、定型区过长，会导致润滑不畅，致使模具磨损甚至碎裂。2、拉丝
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