سفارشی سازی فیکسچر گرافیت ویژه GTMS/CTMS: راه حل ماشینکاری عمیق میکرو سوراخ

فیکسچرهای گرافیت ویژه GTMS از طریق ماشینکاری میکرون عبور می کنند: راه حل سفارشی برای 1500 میکرو سوراخ که دقیقاً در 0.01 آرایه شده اند ㎡

در طول فرآیند تف جوشی در دمای بالا GTMS/CTMS در بسته‌بندی میکروالکترونیک، فیکسچرهای گرافیتی خاص باید تناسب در سطح میکرون را با مقاومت حرارتی و پایداری بالا ترکیب کنند. برای مقابله با چالش‌های براده‌گیری لبه، سایش ابزار فوق‌العاده سریع و تحمل تجمعی در ریز سوراخ‌های با چگالی فوق‌العاده در ناحیه کوچک، VeTek 10 ماه را صرف شکستن گلوگاه ماشین‌کاری عمیق مداوم برای نزدیک به 10000 ریز سوراخ از طریق سازگاری با مواد، برش فیلم‌های سینمایی بسته در بازسازی چندمنظوره بالا، و برش با قابلیت‌های چندمنظوره بسته و قابلیت اطمینان بالا کرد. تحویل یک مرحله ای

1. عکس فوری داده های کلیدی و مقایسه عملکرد

شکل 1 - صفحات فیکسچر مخصوص گرافیتی GTMS/CTMS و اجزای ساختاری ماشینکاری ریز سوراخ

در فرآیند بسته بندی هرمتیک GTMS، قوام سوراخ و مقاومت تغییر شکل حرارتی صفحات فیکسچر گرافیتی به طور مستقیم هرمتیک بسته بندی و بازده محصول نهایی را تعیین می کند. شاخص های کلیدی فرآیند و عملکرد قبل و بعد از پیشرفت فنی تیم VeTek به شرح زیر مقایسه می شوند:

2. پیشینه مشتری و سناریوهای کاربردی بسته بندی هرمتیک GTMS/CTMS

مشتری در این همکاری یک شرکت تحقیق و توسعه و تولید متخصص در سنسورهای با قابلیت اطمینان بالا و قطعات بسته بندی میکروالکترونیک است. خطوط تولید اصلی آن به طور گسترده از فرآیندهای تف جوشی GTMS/CTMS (شیشه/سرامیک به فلز) استفاده می کنند. در کوره های آب بندی با دمای بالا، فیکسچرهای مخصوص گرافیتی به عنوان قالب های حامل با دقت بالا عمل می کنند که وظیفه قرار دادن دقیق و نگه داشتن صدها تا هزاران پین فلزی ظریف (مانند آلیاژ کووار) و پریفرم های شیشه را بر عهده دارند. از آنجایی که یک صفحه فیکسچر گرافیتی در این پروژه کمتر از 0.01 متر مربع وسعت دارد اما باید به طور دقیق نزدیک به 1500 میکرو سوراخ را در خود جای دهد، مجموعه کامل فیکسچر نزدیک به 10000 میکرو سوراخ با دیواره های بسیار نازک بین سوراخ ها را ادغام می کند. در طول پخت در دمای بالا در 800 درجه سانتیگراد تا 1000 درجه سانتیگراد، هر گونه قطر سوراخ جزئی خارج از تحمل، انحراف موقعیت یا جدا شدن گرد و غبار گرافیت مستقیماً منجر به کج شدن پین فلزی، ترک خوردن عایق شیشه یا حتی از دست دادن کامل هرمتیک می شود.

3. تنگناها و مکانیسم های خرابی ماشینکاری ریز سوراخ های مخصوص گرافیت

قبل از وارد کردن نیروی کار فنی VeTek، مشتری در طول تولید آزمایشی و پردازش دسته‌ای کوچک با تنگناهای فنی شدید مواجه می‌شد: اول، بریدگی و پاره شدن لبه ریز سوراخ: گرافیت یک ماده شکننده متخلخل است. در حین حفاری مداوم ریز سوراخ‌های با چگالی بالا، تنش برشی در لحظه ورود و خروج میکرو مته به راحتی باعث بریدگی لبه‌های شکننده در دهانه سوراخ می‌شود. دوم، انحراف تحمل ناشی از ریز سایش ابزار: هنگام پردازش هزاران ریز سوراخ به طور مداوم، سایش مته‌های ظریف تشدید می‌شود و باعث می‌شود قطر سوراخ‌ها در سوراخ‌های عمیق شیب مخروطی را نشان دهد، جایی که انحراف تنها چند میکرون منجر به خرابی و از بین رفتن کل مجموعه فیکسچر حاوی تقریباً 0001 می‌شود. سوم، عدم تطابق انبساط حرارتی و آلودگی گرد و غبار: CTE با دمای بالا مواد گرافیتی معمولی با پین های فلزی مطابقت ندارد و گرد و غبار ریز به راحتی از بین می رود و رابط پخت شیشه را آلوده می کند.

4. چگونه می توان به ماشینکاری میکرو سوراخ در سطح میکرو برای فیکسچرهای گرافیت ویژه GTMS دست یافت؟

 برای رسیدگی به مشکلات ماشینکاری عمیق 10000 ریز سوراخ، تیم تحقیق و توسعه VeTek مدل سینماتیک برش را بازسازی کرد و مهندسی فرآیند سیستماتیک را اجرا کرد:

· الگوریتم مسیر ابزار و بازسازی فید Plunge:سرعت تغذیه بهینه و سرعت چرخشی تقسیم‌بندی شده از طریق آزمایش‌های متعامد، اتخاذ یک استراتژی فرورفتگی پالسی میکرو تغذیه برای کاهش مؤثر نیروی برشی ضربه‌ای ماشین‌کاری تا بیش از 45 درصد، حذف کامل عیوب بریدگی دهانه سوراخ.

· میکرو مته های ضد تراشه و بهینه سازی میدان جریان حذف تراشه:میکرو مته‌های سفارشی‌شده با پوشش الماس دانه‌ای بسیار ریز همراه با سیستم حذف تراشه‌های خنک‌کننده میکرو فشار منفی پالسی، طول عمر مقاومت در برابر سایش ابزار را بیش از 3 برابر افزایش داده و اطمینان حاصل می‌کند که قطر سوراخ در 1500 ریز سوراخ در هر صفحه، زیر 0.002± میلی‌متر باقی می‌ماند.

5. روش‌های ساخت و بازرسی برای صفحات فیکسچر مخصوص گرافیتی با رسانایی حرارتی بالا CTE-همسان

شکل 2 - جزئیات واقعی صفحه فیکسچر گرافیت ویژه با تراشه سطح صفر و آرایه میکرو سوراخ با دقت بالا

· راه حل سازگاری مواد:گرافیت ویژه ایزواستاتیک با خلوص بالا با ریزساختار متراکم و پایداری حرارتی عالی در دمای بالا انتخاب شده است. ضریب انبساط حرارتی آن (CTE) به شدت با آلیاژ Kovar مطابقت دارد و به طور قابل توجهی تنش حرارتی تف جوشی در دمای بالا و جدا شدن ریز گرد و غبار را سرکوب می کند.

· بازرسی مشترک و تمیز کردن عمیق:خط کنترل کیفیت یک سیستم مکمل «ابزار اندازه‌گیری تصویر نوری + دستگاه اندازه‌گیری مختصات کاملاً خودکار (CMM)» را معرفی کرد. تصویربرداری نوری به سرعت فاصله آرایه 10000 حفره ای را اسکن می کند، در حالی که CMM عمود بودن سوراخ عمیق و مکان شیارهای فضایی را تأیید می کند. در نهایت با تمیز کردن مافوق صوت با گرادیان چند مرحله‌ای تکمیل شد تا ناخالصی‌های گرافیت باقیمانده را در عمق سوراخ‌های کوچک کور کند و به تمیزی درجه نیمه‌رسانا برسد.

6. سوالات متداول (سؤالات متداول)

شکل 3 - مرکز ماشینکاری CNC با دقت بالا VeTek

س: حداقل قطر سوراخ و تلورانس نهایی برای ماشینکاری ریز سوراخ فیکسچرهای گرافیت ویژه با چگالی بالا چقدر است؟
الف:VeTek دارای قابلیت ریز ماشینکاری برای قطر سوراخ های زیر 0.2 میلی متر است. تلورانس های قطر سوراخ را می توان به طور پایدار در 0.003 ± میلی متر کنترل کرد و گردی واقعی و همچنین تلورانس های موقعیتی برای 1500 سوراخ روی یک صفحه تک به 0.005 ± میلی متر می رسد که به طور کامل نیازهای بسته بندی پین با چگالی بالا GTMS را برآورده می کند.

س: چرا وسایل پخت هرمتیک GTMS باید دقیقاً با CTE آلیاژ Kovar مطابقت داشته باشند؟
الف:در طول چرخه تف جوشی 800-1000 درجه سانتی گراد، اگر CTE فیکسچر و پین های فلزی ناهماهنگ باشند، تنش برشی ایجاد شده توسط انقباض خنک کننده باعث جابجایی پین، ترک خوردن بدنه شیشه یا شکست آب بندی می شود. تطبیق دقیق CTE انبساط و انقباض هماهنگ را تضمین می کند و بازده هرمتیک را بهبود می بخشد.

س: چگونه فرآیند تمیز کردن اولتراسونیک تضمین می کند که هیچ گرد و غبار گرافیت باقی مانده در ریز سوراخ های عمیق باقی نمی ماند؟
الف:ما از یک سیستم تولید مافوق صوت گرادیان چند فرکانس ترکیب شده با آب دیونیزه و رسانه های تمیز کننده تخصصی استفاده می کنیم. با استفاده از اثرات کاویتاسیون با فرکانس بالا، ذرات گرافیت ریز در اعماق ریز سوراخ‌ها و سوراخ‌های کور کاملاً از بین می‌روند و به دنبال آن دمیدن نیتروژن با خلوص بالا و خشک کردن خلاء برای رسیدن به حمل و نقل تمیز در سطح نیمه هادی انجام می‌شود.

7. خلاصه و خدمات پشتیبانی مهندسی

در زمینه بسته بندی هرمتیک نیمه هادی و میکروالکترونیک، دقت ماشینکاری در سطح میکرون و پایداری ترمودینامیکی حامل ها به طور مستقیم بازده بسته بندی و استفاده از تجهیزات را تعیین می کند. VeTek با تکیه بر انباشت مداوم در مواد با خلوص بالا، ماشین‌کاری دقیق و تولید اجزای نیمه‌رسانای حیاتی، با موفقیت بر سد تولید در سطح صنعت از 1500 میکرو حفره که روی 0.01 متراکم چیده شده بودند غلبه کرد.㎡ صفحه، تحقق تحویل بسیار قابل اعتماد به تولید انبوه وسایل گرافیت ویژه با سطح 10000 سوراخ.

به عنوان یک شرکت تولیدی متمرکز برتوسعه CVD SiC، پوشش‌های TaC، SiC جامد، و مواد و اجزای نیمه هادی حیاتیVeTek به طور مداوم راه حل های مواد با کارایی بالا را برای تولید نیمه هادی ها، رشد کریستال و زمینه های فرآیند با دمای بالا ارائه می دهد.  در عین حال، با توجه به نیازهای کاربردی در بسته بندی هرمتیک، تف جوشی در دمای بالا و موقعیت یابی دقیق، VeTek خدمات مهندسی از جملهانتخاب مواد گرافیت با خلوص بالا، ماشینکاری دقیق و پشتیبانی از تولید سفارشی. 

اگر به دنبال قطعات گرافیتی با دقت بالا مناسب برای فرآیندهای آب بندی هرمتیک GTMS/CTMS هستید یا نیاز به تطبیق مواد، بهینه سازی ساختاری و اعتبارسنجی نمونه دارید، لطفاً با تیم مهندسی VeTek تماس بگیرید. ما از انتخاب مواد تا ساخت دقیق، پشتیبانی فنی یک مرحله ای را برای شما ارائه خواهیم کرد.

شکل 4 - نمای پانوراما از تحقیق و توسعه مواد ویژه VeTek و پایگاه ساخت دقیق