Персонализиране на специално графитно приспособление GTMS/CTMS: Решение за обработка с дълбоки микродупки

GTMS специални графитни приспособления пробиват микронна обработка: Персонализирано решение за 1500 микродупки, прецизно подредени в 0,01 ㎡

По време на процеса на високотемпературно синтероване на GTMS/CTMS в опаковки за микроелектроника, специалните графитни приспособления трябва да съчетават прилягане на микронно ниво с висока термична устойчивост и стабилност. За да се справи с предизвикателствата на отчупването на ръбовете, ултрабързото износване на инструмента и кумулативната толерантност в микроотвори с малка площ с ултрависока плътност, VeTek прекара 10 месеца в пробиване на тясното място на непрекъснатата дълбока машинна обработка за близо 10 000 микроотвора чрез адаптиране на материала, реконструкция на кинематиката на рязане и многоизмерна проверка в затворен цикъл, реализирайки изключително надеждна еднократна проверка доставка.

1. Моментна снимка на ключови данни и сравнение на ефективността

Фигура 1 - GTMS/CTMS специална графитна закрепваща плоча и структурни компоненти за машинна обработка с микродупки

В процеса на херметично опаковане GTMS консистенцията на дупките и устойчивостта на термична деформация на графитните закрепващи плочи директно определят херметичността на опаковката и добива на крайния продукт. Ключовите показатели за процеси и ефективност преди и след техническия пробив на екипа на VeTek са сравнени, както следва:

2. История на клиента и сценарии за приложение на херметични опаковки GTMS/CTMS

Клиентът в това сътрудничество е научноизследователска и развойна дейност и производствено предприятие, специализирано във високонадеждни сензори и компоненти за опаковане на микроелектроника. Неговите основни производствени линии широко прилагат процеси на синтероване на GTMS/CTMS (уплътнение от стъкло/керамика към метал). Във високотемпературните запечатващи пещи специалните графитни приспособления служат като високопрецизни носещи форми, отговорни за прецизното позициониране и задържане на стотици до хиляди фини метални щифтове (като сплав Kovar) и стъклени преформи. Тъй като една графитна закрепваща плоча в този проект е с размери по-малко от 0,01 квадратни метра, но трябва точно да побере близо 1500 микродупки, пълният комплект закрепващи елементи включва близо 10 000 микроотвора с изключително тънки стени между дупките. По време на високотемпературно синтероване при 800°C–1000°C, всеки лек диаметър на отвора извън толеранса, позиционно отклонение или отделяне на графитен прах ще доведе директно до накланяне на металния щифт, напукване на стъклената изолация или дори пълна загуба на херметичност.

3. Тесни места и механизми за повреда при обработка на специални графитни микродупки

Преди да привлече техническата работна група на VeTek, клиентът се сблъска със сериозни технически затруднения по време на пробно производство и обработка на малки партиди: Първо, отчупване и разкъсване на ръбовете на микродупки: Графитът е порест крехък материал; по време на непрекъснато пробиване на микро-отвори с висока плътност, напрежението на срязване в момента, в който микро-свредлото влиза и излиза лесно предизвиква крехки ръбове отчупване в устието на отвора. Второ, отклонение на толеранса, причинено от микроизносване на инструмента: При непрекъсната обработка на хиляди микроотвори, износването на фините свредла се засилва, което води до заострен градиент на диаметрите на отворите в дълбоките отвори, където отклонение от само няколко микрона води до повреда и бракуване на целия комплект приспособления, съдържащ близо 10 000 отвора. Трето, несъответствие на топлинното разширение и замърсяване с прах: КТР при висока температура на обикновените графитни материали не съвпада с този на металните щифтове и финият прах лесно се отделя, замърсявайки интерфейса за синтероване на стъкло.

4. Как да постигнете обработка на микро-отвори на микронно ниво за GTMS специални графитни приспособления?

 За да се справи с трудностите при дълбоката обработка на 10 000 микроотвора, екипът за научноизследователска и развойна дейност на VeTek реконструира модела на кинематиката на рязане и внедри систематично инженерство на процеса:

· Алгоритъм на пътя на инструмента и реконструкция на потапяне:Оптимизирана скорост на подаване и сегментирана скорост на въртене чрез ортогонални експерименти, възприемане на импулсна стратегия за потапяне с микроподаване за ефективно намаляване на силата на срязване при механичен удар с над 45%, напълно елиминирайки дефектите при откъртване на отвора.

· Оптимизация на полето на потока срещу микросвредла и премахване на стружки:Персонализирани микросвредла с диамантено покритие с ултра фино зърно, комбинирани с импулсна система за премахване на стружки с микроохлаждане с отрицателно налягане, увеличават живота на устойчивостта на износване на инструмента с повече от 3 пъти, като гарантират, че отклонението на диаметъра на отвора през 1500 микроотвора на една плоча остава под ±0,002 mm.

5. Производствени и инспекционни практики за специални графитни закрепващи плочи с висока топлопроводимост, съответстващи на CTE

Фигура 2 - Реални детайли на специална графитна закрепваща плоча с нулево отчупване на повърхността и масив с високо прецизни микродупки

· Решение за адаптиране на материала:Строго подбран изостатичен специален графит с висока чистота, характеризиращ се с плътна микроструктура и отлична термична стабилност при високи температури. Неговият коефициент на топлинно разширение (CTE) съвпада много с този на сплавта Kovar, като значително потиска топлинния стрес при високотемпературно синтероване и отделянето на микропрах.

· Съвместна проверка и дълбоко почистване:Линията за контрол на качеството въведе допълнителна система от „Уред за измерване на оптични изображения + напълно автоматизирана машина за измерване на координати (CMM)“. Оптичните изображения бързо сканират разстоянието на масива от 10 000 дупки, докато CMM проверява перпендикулярността на дълбоките дупки и местоположенията на пространствените жлебове; накрая допълнен от многоетапно градиентно ултразвуково почистване за пълно премахване на остатъчните графитни примеси дълбоко в микрослепите отвори, достигайки чистота от полупроводников клас.

6. Често задавани въпроси (FAQ)

Фигура 3 - VeTek високопрецизен CNC обработващ център

Въпрос: Какви са минималният диаметър на отвора и крайните допустими отклонения за обработка на микроотвори на специални графитни приспособления с висока плътност?
A:VeTek притежава възможности за микромашинна обработка за отвори с диаметър под 0,2 mm. Допустимите отклонения в диаметъра на отвора могат да се контролират стабилно в рамките на ±0,003 mm, а истинската закръгленост, както и позиционните толеранси за 1500 отвора на една плоча достигат ±0,005 mm, напълно удовлетворявайки изискванията за опаковане на щифтове с висока плътност GTMS.

В: Защо херметичните приспособления за синтероване на GTMS трябва да съответстват точно на CTE на сплав Kovar?
A:По време на цикъла на синтероване при 800°C–1000°C, ако CTE на приспособлението и металните щифтове са несъвместими, напрежението на срязване, генерирано от свиване при охлаждане, ще причини изместване на щифта, напукване на стъкленото тяло или повреда на уплътнението. Прецизното съвпадение на CTE осигурява синхронизирано разширяване и свиване, подобрявайки херметичния добив.

В: Как процесът на ултразвуково почистване гарантира, че няма да остане остатъчен графитен прах в дълбоки микродупки?
A:Ние използваме многочестотна градиентна ултразвукова генерираща система, комбинирана с дейонизирана вода и специализирана почистваща среда. Използвайки високочестотни кавитационни ефекти, фините графитни частици дълбоко в микро-отворите и слепите отвори се отстраняват напълно, последвано от продухване с азот с висока чистота и вакуумно изсушаване за постигане на чиста доставка на ниво полупроводници.

7. Резюме и услуги за инженерна поддръжка

В областта на херметичните опаковки на полупроводници и микроелектроника прецизността на обработка на микронно ниво и термодинамичната стабилност на носителите директно определят добива на опаковки и използването на оборудването. Разчитайки на непрекъснато натрупване на материали с висока чистота, прецизна машинна обработка и производство на критични полупроводникови компоненти, VeTek успешно преодоля производствената бариера на ниво индустрия от 1500 микродупки, плътно подредени на 0,01㎡ плоча, реализираща изключително надеждна доставка за масово производство на специални графитни приспособления с ниво от 10 000 дупки.

Като производствено предприятие, фокусирано върхуразработване на CVD SiC, TaC покрития, Solid SiC и критични полупроводникови материали и компоненти, VeTek непрекъснато предоставя високоефективни материални решения за производство на полупроводници, растеж на кристали и високотемпературни процеси.  В същото време, отговаряйки на изискванията за приложение в херметично опаковане, синтероване при висока температура и прецизно позициониране, VeTek предоставя инженерни услуги, включителноизбор на графитен материал с висока чистота, прецизна обработка и персонализирана поддръжка на производството. 

Ако търсите високопрецизни графитни компоненти, подходящи за GTMS/CTMS процеси на херметично запечатване, или се нуждаете от съвпадение на материала, структурна оптимизация и валидиране на проби, моля, не се колебайте да се свържете с инженерния екип на VeTek. Ние ще ви предоставим техническа поддръжка на едно гише от избор на материал до прецизно производство.

Фигура 4 - Панорамен изглед на VeTek Special Materials R&D и Precision Manufacturing Base