DLC類金剛石表面涂層技術在模具中的應用

DLC涂層技術是新興發展起來的一種表面涂覆處理技術，以其優異的高硬度、低摩擦因數和自潤滑性能而被用于對摩擦和磨損有特殊要求的場合。

2022-07-14 14:29:02中山市利晟納米科技有限公司

DLC(類金剛石)涂層技術是一種應用于工模具表面改性領域的專業技術。DLC涂層的工業化生產開始于20世紀末。與應用于模具上的硬質涂層(如TiN,TiAlN,CrN,TiCN等)相比是一種嶄新的涂層技術。在半導體封裝、管腳切割和成形制造過程中，高精度的模具是確保產品品質的關鍵。

DLC涂層技術的基本原理：

DLC涂層處理使用的是一種物L氣相沉積工藝技術PVD(physical vapor deposition)。是在真空條件下(1.3x10-2～1.3x10-4Pa)，采用低電壓、大電流的電弧放電技術，利用氣體放電使靶材蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上。

DLC涂層是一種在微觀結構上含有金剛石成分的涂層。構成DLC的主要元素為碳，碳原子之間的不同結合方式，終產生不同的物質：金剛石(diamond)--碳碳以sp3鍵的形式結合；石墨(graphite)一碳碳以sp2鍵的形式結合。類金剛石(DLC)一碳碳以sp3和sp2健的形式結合；其涂層結構是由碳的sp3和sp2形態混合而成的無定型組織(沒有顯性的晶格結構)，涂層性能的好壞取決于形成的膜層結構中sp3和sp2各自所占的百分比，sp3所占的比率越高，膜層性能越接近天然金剛石，顯微硬度越高；sp2所占的比率越高，膜層的自潤滑性能越好，摩擦因數越小，但顯微硬度會降低(它和金屬之間的摩擦因數的范圍一般是0.05～O.2)。通過設定生產流程中的工藝參數和選擇不同的靶材，可以控制終成形膜層的屬性來滿足不同場合的需求。

DLC涂層技術的典型應用：

DLC涂層以其特有的優勢應用于對摩擦和磨損有特殊要求的場合，典型應用以下幾個領域。

(1)切削領域：鉆頭、銑刀、硬質合金刀片等。

(2)金屬材料成形領域：凸模、凹模、精密沖裁、壓印成形零件等。

(3)模壓成形領域：模腔和型芯、頂桿及各類鑲件等。

(4)引擎領域：閥類、活塞銷、頂桿、活塞等。

(5)半導體領域：引腳成形模具的刀口件、封裝模具的成形鑲件和鑲塊等。

(6)其他零部件：軸類、齒輪、軸承、凸輪和從動滾輪等。

現介紹DLC涂層在半導體封裝模具特別是引腳成形模具領域中的應用，以其了解DLC涂層Z越的性能和其在模具領域中的使用價值。

在半導體封裝模具領域中，由于綠色環保樹脂的普遍應用使得成形后產品的脫模越來越困難。在傳統工藝加工的模具中，經常出現由于脫模困難而造成產品的報廢，相對應需要洗模的周期也越來越短，產品的優良率和生產效率也越來越低，模壓工序中生產成本的居高不下成為半導體后道生產中的瓶頸。而使用DLC涂覆工藝處理的模具可以很好地解決這一問題，通過對模具中關鍵零件(型腔和型芯)的表面涂覆一層DLC涂層，可以降低產品脫模力，杜絕因脫模力太大而造成產品報廢的現象。同時，生產效率也得到了極大的提高，以前生產不到100模就需要洗模，現在生產1000模以上才需要洗模。