Komponen Seramik Ketepatan Untuk Peralatan Semikonduktor Dan Metrologi: Aplikasi Alumina, SiC Dan Silicon Nitride

Granit mendapat sebahagian besar perhatian dalam reka bentuk mesin ketepatan ultra, tetapi bahagian prestasi yang semakin meningkat dalam peralatan semikonduktor dan metrologi moden datang daripada seramik kejuruteraan. Apabila reka bentuk memerlukan penebat elektrik, rintangan haus yang melampau, kekakuan tinggi pada berat rendah, atau kestabilan di bawah kejutan haba, seramik termaju mengatasi logam dan selalunya mengatasi granit dalam peranan khusus. Pembuat peralatan yang sudah membina asas granit semakin menentukan sisipan seramik, panduan dan galas di atasnya. Artikel ini membandingkan tiga bahan tenaga kerja, alumina, silikon karbida dan silikon nitrida, menunjukkan tempat masing-masing mendapat tempatnya, dan menerangkan komponen seramik ketepatan biasa yang dibuat daripadanya, dengan panduan praktikal tentang menempah bahagian tersuai untuk lukisan.

Tiga Bahan, Tiga Kekuatan Berbeza

Tiada seramik yang terbaik dalam segala-galanya, dan keputusan kejuruteraan pertama adalah memadankan bahan dengan tugas. Perbandingan di bawah meringkaskan bagaimana tiga seramik struktur biasa berbeza dalam amalan. Nilai berbeza mengikut gred dan pengilang, jadi anggap jadual sebagai panduan pemilihan dan bukannya lembaran data.

Alumina ialah pilihan lalai dan meliputi julat aplikasi yang paling luas. Ia adalah penebat elektrik yang sangat baik, tahan haus akibat sentuhan gelongsor dan zarah kasar, memegang permukaan berlap halus, dan kos yang bermakna kurang daripada dua seramik yang lain. Untuk pengatur jarak penebat, memakai pad, permukaan pengukur dan bahagian struktur am, alumina biasanya merupakan jawapan pertama yang betul. Pengembangan habanya sederhana lebih tinggi daripada SiC, jadi dalam pemasangan bahan campuran antara muka harus direka bentuk dengan mengambil kira perbezaan itu.

Silikon karbida ditentukan apabila kekakuan dan tingkah laku terma mendominasi. Modulus anjalnya adalah antara yang tertinggi daripada mana-mana bahan kejuruteraan, yang bermaksud bahagian SiC membelok kurang di bawah beban yang sama, atau mencapai kekukuhan yang sama pada berat yang lebih rendah. Kekonduksian termanya tinggi untuk seramik manakala pengembangannya sangat rendah, jadi komponen SiC memegang geometri melalui kitaran kuasa dan merupakan rakan kongsi semula jadi untuk struktur granit, yang pengembangannya dekat dengannya. Ganti rugi adalah ketumpatan lebih tinggi daripada alumina, keliatan patah yang lebih rendah daripada silikon nitrida, dan harga yang lebih tinggi didorong oleh kesukaran pensinteran dan pengisaran. Struktur cermin, komponen galas udara untuk peringkat pecutan tinggi dan bahagian struktur ketepatan adalah aplikasi SiC klasik.

Silicon nitride ialah pakar keliatan. Ia bertahan daripada kejutan terma dan beban hentaman yang akan meretakkan dua seramik yang lain, yang sesuai dengan perkakasan yang berkaitan dengan pemanas, mengendalikan bahagian yang melihat perubahan suhu yang cepat, dan komponen yang patah akan menjadi bencana dan bukannya menyusahkan semata-mata. Bola elemen bergolek yang diperbuat daripada Si3N4 adalah standard dalam galas hibrid untuk gelendong alat mesin dan peringkat ketepatan. Apabila kitaran tugas termasuk sentuhan, hentaman atau kecerunan terma yang curam, SiN mewajarkan premiumnya.

Komponen Seramik Ketepatan Biasa

Tiga bahan yang sama muncul dalam keluarga bahagian yang boleh dikenali merentasi peralatan semikonduktor dan metrologi.

Galas udara seramik dan pad galas udara adalah salah satu aplikasi yang paling menuntut. Galas udara seramik memasangkan gerakan tanpa geseran filem udara dengan kestabilan badan seramik, dan seramik menambah dua kelebihan khusus: penebat elektrik antara bahagian bergerak dan tetap, dan imuniti kakisan dalam atmosfera bilik bersih. Gred SiC dan alumina berliang digunakan di mana galas itu sendiri mengawal pengedaran udara. Untuk peringkat pengendalian dan pemeriksaan wafer, komponen udara seramik mengelakkan penjanaan zarah dan pencemaran pelincir yang tidak dapat dihapuskan oleh galas logam sepenuhnya.

Panduan seramik untuk CMM dan mesin pengukur adalah keluarga utama kedua. Rel panduan seramik dan permukaan rujukan menggabungkan rintangan haus dengan jisim rendah, yang mengurangkan inersia bergerak gerabak dan membolehkan kitaran pengukuran yang lebih pantas pada daya pemacu yang sama. Panduan seramik ketepatan juga berjalan dengan senyap dan mengekalkan ciri permukaannya selama bertahun-tahun, kerana tiada apa-apa yang berkarat dan sedikit untuk dipakai.

Bahagian struktur seramik mengisi sampul yang tinggal: tiub dan rasuk persegi untuk bingkai kaku ringan, plat perkakas dan elemen lekapan, kebuntuan penebat antara zon panas dan struktur ketepatan, dan kurungan yang tidak boleh memesongkan laluan pengukur. Dalam ruang semikonduktor dan peralatan pemprosesan wafer, bahagian struktur alumina adalah standard di mana-mana plasma, bahan kimia atau voltan tinggi akan menyerang logam.

Komponen penyukat seramik melengkapkan set. Segi empat sama, tegak lurus, blok tolok dan permukaan rujukan yang diperbuat daripada alumina atau makmal perkhidmatan SiC yang memerlukan penebat, memakai rujukan bebas dengan kelakuan terma yang dipadankan dengan plat granit yang digunakan. Segi empat seramik yang digunakan pada plat permukaan granit membentuk pasangan yang hampir padan pengembangan, jadi penentukuran bertahan merentasi perubahan suhu bilik biasa.

Mengapa Pasangkan Seramik Dengan Struktur Granit

Banyak reka bentuk mesin terbaik menggunakan kedua-dua bahan di mana setiap satu adalah paling kuat. Asas granit menyediakan asas yang besar, lembap, tenang dari segi dimensi; komponen seramik menyediakan elemen terlindung, bebas haus, ringan di bahagian atas. SiC khususnya mengembang pada kadar yang hampir dengan granit, jadi sisipan seramik yang diikat atau diikat ke dalam struktur granit kekal dalam harmoni mekanikal apabila suhu berubah. Pendekatan hibrid ini kini biasa dalam seni bina CMM, peringkat pemeriksaan wafer dan sistem laser, dan ini merupakan sebab praktikal untuk memilih pembekal yang mengeluarkan kedua-dua bahan di bawah satu bumbung, kerana antara muka boleh dilipat dan dipadankan bersama dan bukannya dirundingkan antara dua vendor.

Memesan Bahagian Seramik Tersuai untuk Melukis

Bahagian seramik ketepatan hampir selalu tersuai. toleransi, permukaan lapped, lubang dan sisipan mesti dirancang sebelum pensinteran dan pengisaran, kerana seramik dimesin dengan perkakas berlian dan kerja semula adalah mahal. Proses pesanan yang lancar kelihatan seperti ini: anda menghantar lukisan, sebaik-baiknya sebagai STEP atau IGES untuk model pepejal ditambah DWG atau PDF untuk toleransi, nota dan butiran kemasan permukaan; pengilang menyemak pilihan bahan terhadap kewajipan, mengesahkan elaun pengecutan pensinteran dan ciri boleh dikisar, dan mengembalikan sebut harga dengan toleransi yang akan dilakukannya dan kaedah pemeriksaan untuk setiap satu. Dua petua praktikal memendekkan gelung. Mula-mula, nyatakan permukaan mana yang berfungsi dan yang kosmetik, kerana menepuk setiap muka apabila hanya dua jirim mendarab kos. Kedua, tandakan sebarang keperluan elektrik atau haba dengan jelas, kerana pemilihan gred bahan sering bergantung padanya.

Pembeli kadangkala bertanya sama ada seramik boleh digabungkan dengan sisipan logam seperti yang dilakukan oleh bahagian granit. Ya, dalam had: sisipan logam berulir boleh diikat pada badan seramik, dan kelengkapan keluli atau titanium biasanya dilekatkan dengan pelekat atau pengekalan mekanikal yang direka untuk keliatan rendah seramik. Semakan reka bentuk akan menandakan apabila sisipan logam mengubah kekakuan tempatan atau laluan terma, jadi adalah berbaloi untuk menghantar keperluan tersebut dengan lukisan pertama.

Bukti Kualiti untuk Diminta

Seramik ditentukan mengikut gred, dan gred dengan nama yang sama boleh berbeza secara meluas antara pembekal. Sebelum membuat pesanan, minta lembaran data bahan di belakang petikan, termasuk ketumpatan, kekuatan lentur, modulus anjal dan pengembangan terma untuk gred sebenar. Untuk bahagian ketepatan, minta laporan pemeriksaan dimensi dengan nilai kerataan dan keselarian permukaan lapped yang diukur pada suhu yang dinyatakan, dan sahkan cara ciri datum dipegang semasa pengisaran. Pembekal yang mengukur apa yang mereka hantar akan menyediakan dokumen ini sebagai amalan standard, dan laporan tersebut menjadi garis dasar anda untuk pemeriksaan masuk dan untuk sebarang pesanan semula pada masa hadapan.

Hantar Lukisan Anda untuk Sebut Harga

Jika peralatan anda memerlukan bahagian penebat dan haus alumina, komponen struktur SiC atau perkakasan SiN untuk tugas renjatan terma, hantarkan lukisan anda dalam format STEP, IGES atau DWG bersama dengan perihalan tugas: beban, suhu, persekitaran dan ketepatan bahagian yang mesti dipegang. Kami mengeluarkankomponen seramik ketepatantermasuk galas udara, panduan, bahagian struktur dan rujukan pengukur, dan kami juga menghasilkankomponen silikon karbidauntuk aplikasi kekukuhan tertinggi, di samping struktur granit yang dilekapkannya. Jurutera kami akan menyemak lukisan, mengesyorkan gred bahan dan toleransi yang komited, dan mengembalikan sebut harga dengan masa utama, biasanya dalam beberapa hari bekerja. Pengilangan tersuai untuk lukisan anda adalah amalan standard kami, dan semakan lukisan adalah percuma.