硬脆材料如氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷，因其優(yōu)異性能廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、電子和精密制造領(lǐng)域。然而，這些材料高硬度易加速刀具磨損，高脆性又導(dǎo)致加工中易出現(xiàn)裂紋或崩邊，使傳統(tǒng)方法難以滿足高精度要求。在半導(dǎo)體行業(yè)，靜電吸盤和噴淋盤等關(guān)鍵組件尤為典型，其微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)對(duì)表面光潔度和形狀精度提出極高要求，加工難題已成為行業(yè)突破的核心挑戰(zhàn)。
作為深度關(guān)注硬脆材料加工技術(shù)的專業(yè)工業(yè)平臺(tái)，粉體圈始終對(duì)這一領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)保持密切關(guān)注。近日，粉體圈編輯部特別拜訪了北京凝華科技有限公司位于東莞的南方服務(wù)點(diǎn)，深入了解這家擁有30年硬脆材料加工經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)是如何攻克靜電吸盤和噴淋盤加工難題的。
靜電吸盤：微米級(jí)的精確把控
靜電吸盤是一種利用靜電力吸附工件的高端夾具，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示器和精密加工領(lǐng)域。它無需機(jī)械夾持便可牢固固定工件，從而實(shí)現(xiàn)更高的加工精度和更小的表面損傷。通常采用碳化硅、氧化鋁等高性能硬脆材料制造，由于對(duì)表面平整度、光潔度以及微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的要求極高，生產(chǎn)過程異常復(fù)雜且耗時(shí)，因此成本高昂，被稱為陶瓷制品中的“奢侈品”也毫不為過。
靜電吸盤加工難點(diǎn)
微米級(jí)精度要求：凹凸結(jié)構(gòu)的精度需達(dá)到微米級(jí)，任何細(xì)微誤差都會(huì)影響使用效果。
高硬度與高脆性挑戰(zhàn)：材料高硬度易加劇刀具磨損，而高脆性則增加崩邊和裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。
材料特性限制：氧化鋁等材料的反光性導(dǎo)致激光加工難度提升。
為解決靜電吸盤加工中的難題，北京凝華科技推出了專為半導(dǎo)體陶瓷零件設(shè)計(jì)的激光加工設(shè)備LTC400。該設(shè)備通過高精度激光，精準(zhǔn)加工靜電吸盤的凹陷結(jié)構(gòu)，同時(shí)保留表面高度一致且分布均勻的微小凸點(diǎn)，以高效、低成本的方式徹底解決了傳統(tǒng)工藝中的崩邊難題。
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特別值得一提的是，LTC400配備了內(nèi)置的在線探測(cè)補(bǔ)償功能，通過智能CAM 3D 擬合加工軌跡，進(jìn)一步保證了加工的精度和一致性。這項(xiàng)技術(shù)也充分展示了凝華科技在精密加工領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力與創(chuàng)新能力。
以195mm直徑的靜電吸盤為例，加工出凸點(diǎn)直徑為1mm、凸點(diǎn)精度≤0.01mm、凸點(diǎn)深度0.2mm、深度誤差≤0.01mm的靜電吸盤，僅僅需要105分鐘。
噴淋盤：微孔加工的挑戰(zhàn)
刻蝕機(jī)是芯片制造中的核心設(shè)備，通過等離子體刻蝕在硅片上刻蝕微觀電路。噴淋盤作為刻蝕機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能直接影響晶圓制程中的薄膜沉積效率和合格率，特別是氣孔位置、直徑、圓孔面積和表面平整度等對(duì)整體性能至關(guān)重要。
噴淋盤（來源：晶格半導(dǎo)體知識(shí)）
單晶硅因其優(yōu)良的熱傳導(dǎo)、低膨脹系數(shù)等特性，成為半導(dǎo)體領(lǐng)域常用的材料，目前市面上的噴淋盤多采用單晶硅。然而，單晶硅的脆性使其加工非常困難，特別是噴淋盤上的深微孔加工，孔徑小、長度大，切削難度大，且切削熱難以散出，容易導(dǎo)致刀具損壞。
凝華介紹道，噴淋盤表面的氣孔通常在0.45mm，要求公差小、光潔度高，因此加工過程中精密、穩(wěn)定極其重要。為此，凝華在設(shè)計(jì)其先進(jìn)陶瓷加工中心時(shí)，特別考慮了以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
12千瓦高速精密電主軸，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)30000RPM，提供高轉(zhuǎn)速低振動(dòng)，有效確保加工過程的穩(wěn)定性。
專用磨削防護(hù)系統(tǒng)，有效保護(hù)導(dǎo)軌、絲杠等精密關(guān)鍵部件，延長設(shè)備使用壽命。
高精度磨削過濾系統(tǒng)，確保切削液潔凈，從而保障產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
自動(dòng)測(cè)量裝置，可實(shí)現(xiàn)加工檢測(cè)，確保加工精度一致性，提高工作效率。
結(jié)合凝華特色技術(shù)的磨頭工藝，通過設(shè)備與磨頭的優(yōu)化結(jié)合，大幅提高加工效率并降低使用成本。
總之，北京凝華通過不斷優(yōu)化精密加工工藝，成功攻克了單晶硅噴淋盤加工中的難題，實(shí)現(xiàn)了高光潔度加工的同時(shí)，也顯著提升了生產(chǎn)效率和工具壽命。
