Налаштування спеціального графітового кріплення GTMS/CTMS: рішення для глибокої обробки мікроотворів

Спеціальні графітові пристосування GTMS проривають мікронну обробку: індивідуальне рішення для 1500 мікроотворів, точно розташованих у 0,01 ㎡

Під час процесу високотемпературного спікання GTMS/CTMS в мікроелектронній упаковці спеціальні графітові кріплення повинні поєднувати мікронну посадку з високою термостійкістю та стабільністю. Щоб вирішити проблеми, пов’язані зі сколюванням кромки, надшвидким зносом інструменту та сукупним допуском у мікроотворах невеликої площі з надвисокою щільністю, VeTek витратив 10 місяців на те, щоб подолати вузьке місце безперервної глибокої обробки для майже 10 000 мікроотворів шляхом адаптації матеріалу, реконструкції кінематики різання та замкнутого багатовимірного контролю, реалізуючи високонадійну комплексну перевірку. доставка.

1. Знімок ключових даних і порівняння продуктивності

Рисунок 1. Спеціальна графітова кріпильна пластина GTMS/CTMS і структурні компоненти для обробки мікроотворів

У процесі герметичної упаковки GTMS консистенція отворів і стійкість до термічної деформації графітових кріпильних пластин безпосередньо визначають герметичність упаковки та вихід готового продукту. Ключові показники процесу та ефективності до та після технічного прориву команди VeTek порівнюються наступним чином:

2. Історія клієнта та сценарії застосування герметичної упаковки GTMS/CTMS

Замовником у цій співпраці є дослідницько-конструкторське та виробниче підприємство, що спеціалізується на високонадійних датчиках і мікроелектронних пакувальних компонентах. Його основні виробничі лінії широко застосовують процеси спікання GTMS/CTMS (ущільнення скла/кераміки до металу). У високотемпературних печах для зварювання спеціальні графітові пристосування служать високоточними формами-носіями, відповідальними за точне розташування та утримання від сотень до тисяч тонких металевих штифтів (таких як сплав Ковар) і скляних преформ. Оскільки одна графітова кріпильна пластина в цьому проекті має площу менше 0,01 квадратного метра, але має точно вмістити близько 1500 мікроотворів, повний набір кріплень містить майже 10 000 мікроотворів із надзвичайно тонкими стінками між отворами. Під час високотемпературного спікання при 800°C–1000°C будь-який незначний діаметр отвору, що виходить за допустимі межі, позиційне відхилення або відшарування графітового пилу безпосередньо призведе до нахилу металевого штифта, розтріскування скляної ізоляції або навіть повної втрати герметичності.

3. Спеціальні графітові мікроотвори, вузькі місця та механізми відмови

Перш ніж залучити технічну робочу групу VeTek, замовник зіткнувся з серйозними технічними проблемами під час пробного виробництва та дрібносерійної обробки: по-перше, відколи та розриви кромки мікроотворів: графіт — пористий крихкий матеріал; під час безперервного свердління мікроотворів високої щільності напруга зсуву в момент, коли мікросвердло входить і виходить, легко викликає крихке сколювання краю в отворі. По-друге, відхилення допуску, викликане мікрозносом інструменту: при безперервній обробці тисяч мікроотворів знос тонких свердел посилюється, внаслідок чого діаметри отворів у глибоких отворах демонструють конічний градієнт, де відхилення лише на кілька мікрон призводить до поломки та браку всього набору пристосувань, що містить майже 10 000 отворів. По-третє, невідповідність теплового розширення та забруднення пилом: високотемпературний КТР звичайних графітових матеріалів не збігається з металевими штифтами, і дрібний пил легко відшаровується, забруднюючи поверхню спікання скла.

4. Як досягти обробки мікроотворів на мікронному рівні для спеціальних графітових пристосувань GTMS?

 Щоб усунути труднощі глибокої обробки 10 000 мікроотворів, дослідницька команда VeTek реконструювала модель кінематики різання та запровадила систематичне проектування процесу:

· Алгоритм траєкторії інструменту та реконструкція врізної подачі:Оптимізована швидкість подачі та сегментована швидкість обертання завдяки ортогональним експериментам, застосовуючи стратегію імпульсного занурення мікроподачі для ефективного зменшення сили зсуву при механічній обробці більш ніж на 45%, повністю усуваючи дефекти сколів у отворі.

· Мікросвердла проти сколів і Оптимізація поля потоку для видалення стружки:Індивідуальні наддрібні мікросвердла з алмазним покриттям у поєднанні з імпульсною системою мікроохолодження з негативним тиском для видалення стружки збільшили термін служби інструменту більш ніж у 3 рази, забезпечуючи дрейф діаметра отвору в 1500 мікроотворах на одну пластину менше ±0,002 мм.

5. Практика виробництва та перевірки спеціальних графітових кріпильних пластин із високою теплопровідністю, що відповідають CTE

Малюнок 2. Реальні деталі спеціальної графітової кріпильної пластини з нульовим відколом поверхні та високоточним масивом мікроотворів

· Рішення адаптації матеріалу:Суворо відібраний ізостатичний спеціальний графіт високої чистоти, що має щільну мікроструктуру та чудову термостабільність при високих температурах. Коефіцієнт теплового розширення (CTE) дуже відповідає коефіцієнту теплового розширення сплаву Kovar, що значно зменшує теплову напругу при високотемпературному спіканні та відшарування мікропилу.

· Спільна перевірка та глибоке очищення:Лінія контролю якості запровадила додаткову систему «Прилад для вимірювання оптичних зображень + повністю автоматизована координатно-вимірювальна машина (CMM)». Оптичне зображення швидко сканує відстань у масиві з 10 000 отворів, а CMM перевіряє перпендикулярність глибоких отворів і розташування просторових канавок; нарешті доповнюється багатоступеневим градієнтним ультразвуковим очищенням для повного видалення залишкових домішок графіту глибоко в мікро-глухих отворах, досягаючи рівня чистоти напівпровідника.

6. Часті запитання (FAQ)

Рисунок 3 – Високоточний обробний центр з ЧПК VeTek

З: Який мінімальний діаметр отвору та граничні допуски для обробки мікроотворів у спеціальних графітових пристосуваннях високої щільності?
A:VeTek має можливості мікрообробки для отворів діаметром менше 0,2 мм. Допуски на діаметр отворів можна стабільно регулювати в межах ±0,003 мм, а справжня округлість і позиційні допуски для 1500 отворів на одній пластині досягають ±0,005 мм, що повністю задовольняє вимоги високої щільності до упаковки GTMS.

З: Чому герметичні пристосування для спікання GTMS повинні точно відповідати КТР сплаву Kovar?
A:Під час циклу спікання при 800°C–1000°C, якщо КТР пристосування та металевих штифтів не узгоджуються, напруга зсуву, що виникає внаслідок скорочення охолодження, призведе до зміщення штифта, розтріскування корпусу скла або пошкодження ущільнення. Точне узгодження КТР забезпечує синхронне розширення та звуження, покращуючи герметичність.

З: Як процес ультразвукового очищення забезпечує відсутність залишків графітового пилу в глибоких мікроотворах?
A:Ми використовуємо багаточастотну градієнтну систему генерації ультразвуку в поєднанні з деіонізованою водою та спеціальними засобами для очищення. Використовуючи ефекти високочастотної кавітації, дрібні частинки графіту глибоко всередині мікроотворів і глухих отворів повністю видаляються з подальшим продуванням азотом високої чистоти та вакуумним сушінням для досягнення чистого транспортування на рівні напівпровідників.

7. Резюме та послуги з інженерної підтримки

У сфері герметичної упаковки для напівпровідників і мікроелектроніки точність обробки на мікронному рівні та термодинамічна стабільність носіїв безпосередньо визначають продуктивність упаковки та використання обладнання. Покладаючись на безперервне накопичення матеріалів високої чистоти, точну механічну обробку та виробництво критичних напівпровідникових компонентів, VeTek успішно подолав виробничий бар’єр галузевого рівня у 1500 мікроотворів, щільно розташованих на 0,01㎡ пластина, що забезпечує високонадійну масову доставку спеціальних графітових кріплень на рівні 10 000 отворів.

Як виробниче підприємство, орієнтоване нарозробка покриттів CVD SiC, TaC, Solid SiC та критичних напівпровідникових матеріалів і компонентівVeTek постійно надає високоефективні матеріальні рішення для виробництва напівпровідників, вирощування кристалів і високотемпературних процесів.  У той же час, задовольняючи вимоги застосування до герметичної упаковки, високотемпературного спікання та точного позиціонування, VeTek надає інженерні послуги, включаючивибір графітового матеріалу високої чистоти, точна обробка та індивідуальна підтримка виробництва. 

Якщо вам потрібні високоточні графітові компоненти, придатні для процесів герметичного зварювання GTMS/CTMS, або потрібна відповідність матеріалів, структурна оптимізація та перевірка зразків, зв’яжіться з командою інженерів VeTek. Ми надамо вам комплексну технічну підтримку від вибору матеріалів до точного виробництва.

Малюнок 4. Панорамний вигляд науково-дослідницької бази спеціальних матеріалів VeTek і Precision Manufacturing Base