汇专超声解决半导体单晶硅喷淋盘51:1超深微孔加工难题,大幅提升孔表面质量与刀具寿命,孔壁粗糙度达Ra0.088μm!
【机床商务网栏目 产品评测】单晶硅拥有高热传导系数、低密度、低膨胀系数和优良的光学性能等诸多特性,是常见应用最广泛的半导体材料之一。而本期分享案例中的加工件,就是应用在半导体芯片蚀刻环节的关键部件——单晶硅喷淋盘。
该工件的加工要求是深微盲孔加工,孔的尺寸为D0.45x23mm,孔深径比高达51:1,且加工时孔需要均匀分布在工件上。
我们知道,单晶硅作为一种脆性材料,其抗压强度远大于抗拉强度,外力作用下很容易产生断裂。与此同时,深微孔加工孔的直径小、长度大,无法直接观察到切削情况;并且切削热不易传出、排屑困难,容易因切屑阻塞导致钻头损坏。
可见,这是一个高难度的加工挑战!不过,汇专还是依靠专业实力完美应对了这次的挑战,并得到客户的高度认可。
客户加工痛点
在该案例中,客户的原加工方案并不成熟,无法加工出深径比51:1的超深微孔,加工后孔壁的粗糙度为Ra6.54μm,孔真圆度为0.025mm,孔壁粗糙度和真圆度均达不到加工要求。
汇专解决方案
接到客户的需求后,汇专数控机床应用部工程师对加工材料特性、加工要求及加工痛点进行深入分析,最终使用汇专超声高效精密雕铣中心ULM-600+超声加工系统+整体PCD钻头的整体解决方案,成功加工出了合格的单晶硅喷淋盘工件。
在加工过程中,汇专超声高效精密雕铣中心ULM-600搭配超声加工系统的使用,可在刀具旋转加工的同时施加每秒16-60kHz的超声振动,使刀具与工件发生周期性的分离和接触,有利于切削热的排出、降低切削温度,同时促进断屑和排屑。此外,汇专自主研发的整体PCD(PCD即聚晶金刚石)微径钻头,非常适用于单晶硅一类硬脆材料的加工,并能有效提升孔口质量。
汇专超声高效精密雕铣中心ULM-600
产品特点:
可配不同型号超声主轴(HSK-E32/HSK-E40/HSK-A63),最高转速达40,000rpm
可配超临界CO2低温冷却系统、微量润滑(MQL)内冷系统实现清洁加工
单双刀库可选
搭配五轴转台,实现五轴联动加工
超声加工系统
技术原理及加工优势:通过将高频电能转变为机械振动,在刀具旋转加工的同时施加每秒16-60kHz的振动,使刀具与工件产生周期性分离。从而实现提升加工效率、延长刀具寿命、改善工件的表面质量。
整体PCD钻头
产品特点:
适用于难加工硬脆材料
Φ0.75微钻25倍径蓝宝石微孔加工寿命550+pcs
较传统加工孔口质量提升3倍以上
最终加工效果
使用汇专解决方案加工的单晶硅喷淋盘,对比原方案,加工效果显著优化。盲孔入口处目视无崩缺;孔壁粗糙度达到Ra0.088μm,对比原方案降低99%;孔真圆度仅0,003mm;同时,刀具寿命也得到了很大提升,整体PCD钻头可连续加工1000+个D0.45x23mm的超深微孔(深径比 51:1)。如此优异的加工效果得到了客户的高度认可,汇专也顺利获得了客户的高端数控机床采购订单!
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