GTMS/CTMS Personalizare specială din grafit: soluție de prelucrare adâncă cu microgăuri

Dispozitive speciale din grafit GTMS Break Through Micron Machining: Soluție personalizată pentru 1.500 de micro-găuri dispuse cu precizie în 0,01 ㎡

În timpul procesului de sinterizare la temperatură înaltă GTMS/CTMS în ambalajele microelectronice, corpurile speciale din grafit trebuie să combine potrivirea la nivel de microni cu rezistența termică și stabilitatea ridicate. Pentru a face față provocărilor legate de ciobirea muchiilor, uzura ultra-rapidă a sculelor și toleranța cumulativă în micro-găuri de densitate ultra-înaltă, VeTek a petrecut 10 luni depășind blocajul prelucrării continue în adâncime pentru aproape 10.000 de micro-găuri prin adaptarea materialului, reconstrucția cinematică de tăiere, livrarea multidimensională foarte fiabilă și inspecția unică.

1. Instantaneu de date cheie și comparație de performanță

Figura 1 - Placă de fixare specială din grafit GTMS/CTMS și componente structurale de prelucrare cu micro-găuri

În procesul de ambalare ermetică GTMS, consistența orificiilor și rezistența la deformarea termică a plăcilor de fixare din grafit determină în mod direct ermeticitatea ambalajului și randamentul produsului finit. Indicatorii cheie de proces și de performanță înainte și după descoperirea tehnică a echipei VeTek sunt comparați după cum urmează:

2. Antecedente ale clienților și scenarii de aplicare a ambalajelor ermetice GTMS/CTMS

Clientul din această cooperare este o întreprindere de cercetare și dezvoltare și producție specializată în senzori de înaltă fiabilitate și componente de ambalare microelectronice. Liniile sale de producție de bază aplică pe scară largă procesele de sinterizare GTMS/CTMS (Glass/Ceramic-To-Metal Seal). În cuptoarele de etanșare la temperatură înaltă, dispozitivele speciale din grafit servesc ca matrițe purtătoare de înaltă precizie, responsabile pentru poziționarea și menținerea precisă a sute până la mii de știfturi de metal fine (cum ar fi aliajul Kovar) și preforme de sticlă. Deoarece o singură placă de fixare din grafit din acest proiect măsoară mai puțin de 0,01 metri pătrați, dar trebuie să găzduiască cu exactitate aproape 1.500 de micro-găuri, setul complet de fixare integrează aproape 10.000 de micro-găuri cu pereți extrem de subțiri între găuri. În timpul sinterizării la temperatură înaltă, la 800°C–1000°C, orice diametru ușoară a găurii, abatere de poziție sau desprindere de praf de grafit în afara toleranței, va duce direct la înclinarea bolțului metalic, la crăparea izolației sticlei sau chiar la pierderea completă a ermeticității.

3. Gâturi speciale de prelucrare cu micro-găuri din grafit și mecanisme de eșec

Înainte de a aduce grupul de lucru tehnic VeTek, clientul a întâmpinat blocaje tehnice severe în timpul producției de probă și al procesării în loturi mici: În primul rând, ciobirea și ruperea marginilor cu micro-găuri: Grafitul este un material fragil poros; în timpul găuririi continue a micro-găurilor de înaltă densitate, tensiunea de forfecare în momentul în care microforghiul intră și iese cu ușurință induce așchierea marginilor fragile la gura găurii. În al doilea rând, deviația de toleranță cauzată de microuzura sculei: atunci când procesează mii de micro-găuri în mod continuu, uzura burghiilor fine se intensifică, determinând diametrele găurilor în găurile adânci să prezinte un gradient conic, unde o abatere de doar câțiva microni duce la defectarea și casarea întregului set de dispozitive care conține aproape 1000 găuri. În al treilea rând, nepotrivirea expansiunii termice și contaminarea cu praf: CTE la temperatură înaltă a materialelor obișnuite din grafit nu se potrivește cu cel al știfturilor metalice, iar praful fin se desprinde ușor, contaminând interfața de sinterizare a sticlei.

4. Cum se realizează prelucrarea cu microgăuri la nivel de microni pentru dispozitivele speciale din grafit GTMS?

 Pentru a aborda dificultățile prelucrării în adâncime a 10.000 de micro-găuri, echipa de cercetare și dezvoltare VeTek a reconstruit modelul cinematicii de tăiere și a implementat ingineria sistematică a procesului:

· Algoritmul traseului instrumentului și reconstrucția alimentării plonjate:Viteza de avans optimizată și viteza de rotație segmentată prin experimente ortogonale, adoptând o strategie de plonjare pulsată cu micro-alimentare pentru a reduce efectiv forța de tăiere a impactului de prelucrare cu peste 45%, eliminând complet defectele de așchiere a gurii găurii.

· Microforghii anti-așchiere și optimizare a câmpului de curgere pentru îndepărtarea așchiilor:Microforghiile personalizate acoperite cu diamant cu granulație ultrafină, combinate cu un sistem de îndepărtare a așchiilor de micro-răcire cu presiune negativă pulsată, au crescut durata de viață a rezistenței la uzură a sculei de peste 3 ori, asigurând că derivarea diametrului găurii pe 1.500 de micro-găuri pe placă unică rămâne sub ± 0,002 mm.

5. Practici de fabricație și inspecție pentru plăci de fixare speciale din grafit cu conductivitate termică ridicată, potrivite CTE

Figura 2 - Detalii reale ale plăcii de fixare speciale din grafit cu ciobire de suprafață zero și matrice de micro-găuri de înaltă precizie

· Soluție de adaptare a materialului:Grafit special izostatic de înaltă puritate selectat cu o microstructură densă și stabilitate termică excelentă la temperatură ridicată. Coeficientul său de expansiune termică (CTE) se potrivește foarte mult cu cel al aliajului Kovar, suprimând semnificativ stresul termic de sinterizare la temperatură înaltă și detașarea micro-prafului.

· Inspecție în colaborare și curățare profundă:Linia de control al calității a introdus un sistem complementar de „Instrument de măsurare a imaginii optice + Mașină de măsurare a coordonatelor (CMM) complet automatizată”. Imaginile optice scanează rapid distanța dintre matricea de 10.000 de găuri, în timp ce CMM verifică perpendicularitatea găurilor adânci și locațiile canelurilor spațiale; în cele din urmă, completată de curățarea cu ultrasunete în gradient în mai multe etape pentru a îndepărta complet impuritățile reziduale de grafit adânc în găurile micro-oarbe, ajungând la o curățenie de grad semiconductor.

6. Întrebări frecvente (FAQ)

Figura 3 - Centrul de prelucrare CNC de înaltă precizie VeTek

Î: Care sunt diametrul minim al găurii și toleranțele finale pentru prelucrarea cu microgăuri a dispozitivelor speciale de grafit de înaltă densitate?
O:VeTek are capabilități de micro-prelucrare pentru diametre ale găurilor sub 0,2 mm. Toleranțele diametrului găurii pot fi controlate în mod stabil în ±0,003 mm, iar rotunjimea reală, precum și toleranțele de poziție pentru 1.500 de găuri pe o singură placă ajung la ±0,005 mm, satisfăcând pe deplin cerințele de ambalare GTMS pentru știfturi de înaltă densitate.

Î: De ce dispozitivele de sinterizare ermetică GTMS trebuie să se potrivească exact cu CTE din aliajul Kovar?
O:În timpul ciclului de sinterizare de 800°C–1000°C, dacă CTE-ul dispozitivului de fixare și al știfturilor metalice sunt inconsecvente, efortul de forfecare generat de contracția de răcire va cauza deplasarea bolțului, crăparea corpului de sticlă sau defectarea etanșării. Potrivirea precisă a CTE asigură expansiunea și contracția sincronizate, îmbunătățind randamentul ermetic.

Î: Cum asigură procesul de curățare cu ultrasunete să nu rămână praf rezidual de grafit în micro-găuri adânci?
O:Folosim un sistem de generare cu ultrasunete cu gradient multifrecventa combinat cu apa deionizata si medii de curatare specializate. Folosind efecte de cavitație de înaltă frecvență, particulele fine de grafit adânc în interiorul micro-găurilor și găurilor oarbe sunt complet îndepărtate, urmate de suflare cu azot de înaltă puritate și uscare în vid pentru a obține o livrare curată la nivel de semiconductor.

7. Rezumat și servicii de asistență tehnică

În domeniul ambalajului ermetic al semiconductorilor și microelectronicei, precizia prelucrării la nivel de microni și stabilitatea termodinamică a suporturilor determină în mod direct randamentul ambalajului și utilizarea echipamentului. Bazându-se pe acumularea continuă în materiale de înaltă puritate, prelucrarea de precizie și fabricarea componentelor semiconductoare critice, VeTek a depășit cu succes bariera de producție la nivel de industrie de 1.500 de micro-găuri aranjate dens pe un 0,01.㎡ placă, realizând livrarea de serie de mare fiabilitate a dispozitivelor speciale din grafit la nivel de 10.000 de găuri.

Ca o întreprindere de producție axată pedezvoltarea de CVD SiC, acoperiri TaC, SiC solid și materiale și componente critice semiconductoare, VeTek furnizează continuu soluții de materiale de înaltă performanță pentru producția de semiconductori, creșterea cristalelor și domeniile de proces la temperatură înaltă.  În același timp, abordând cerințele de aplicare în ambalarea ermetică, sinterizarea la temperatură înaltă și poziționarea de precizie, VeTek oferă servicii de inginerie, inclusivselecție de materiale de grafit de înaltă puritate, prelucrare de precizie și suport personalizat de producție. 

Dacă sunteți în căutarea unor componente din grafit de înaltă precizie, potrivite pentru procesele de etanșare ermetică GTMS/CTMS, sau aveți nevoie de potrivirea materialelor, optimizarea structurală și validarea probelor, vă rugăm să nu ezitați să contactați echipa de inginerie VeTek. Vă vom oferi asistență tehnică unică, de la selecția materialelor până la fabricarea de precizie.

Figura 4 - Vedere panoramică a bazei de cercetare și dezvoltare a materialelor speciale VeTek și de producție de precizie