Hálfleiðara keramikborun: Ör-göt, djúp holur og frávik í stöðu, útskýrt

Göt í undirlagi úr keramik líta einföld út en þau eru í raun einn af huldu flöskuhálsunum í umbúðum hálfleiðara. Gatstaða sem er aðeins 0,01 mm fjarlægð getur eytt tækinu; ör-sprungur á gatveggnum geta rofið undirlagið við síðari sintun; og þegar ekki er hægt að tæma spón úr djúpri holu, brotnar borinn inni í henni og allt undirlagið glatast.

Þessi leiðarvísir sundurliðar hin þrjú almennu keramikborunarferli, ör-holuvinnslu, djúp-holuvinnslu og fráviksstýringu hola, og inniheldur færibreytutöflur og gallaviðmiðunartöflu fyrir hraðvirka úrræðaleit. Fyrir lesendur sem bera saman leysirleiðir, handbók okkar umfemtosecond vs nanosecond leysir ör-örborunveitir viðbótarpúls-breiddarsamanburð.

Það er engin alhliða lausn fyrir keramikholaborun. Mismunandi holuþvermál, stærðarhlutföll og nákvæmniskröfur benda til mismunandi tæknilegra leiða.

Tafla 1. Samanburður á þremur almennum keramikborunarferlum

Hraðvalsregla:

• Holuþvermál < 0,2 mm → leysir er eini kosturinn;
• Gatþvermál > 0,5 mm með stærðarhlutfalli < 3:1 → vélræn borun, besta kostnaðar-hagkvæmni;
• Mjög mikil veggja-gæðakrafa án hita-svæðis → úthljóðsvinnsla;
• Hópur ör-hola fylki → leysir, óviðjafnanleg skilvirkni.

Athugið:Gildin hér að ofan eru almenn starfsreynslusvið fyrir ferliskimun. Lokaval verður að vera staðfest með prufuvinnslu á raunverulegu efni.

Næstum öll ör-örgöt í hálfleiðara keramik eru framleidd með leysi. Vélrænir borar undir 0,3 mm brotna við snertingu og ultrasonic vinnsla er of hæg. Laservinnsla er eina fjöldaframleiðslulausnin-þökk sé snertilausri-eðli, mikilli nákvæmni og mikilli skilvirkni.

Mörg þessara keramikhvarfefna enda í sömu rafrænum samsetningum og prentplötur, þar semhvernig UV leysir þjóna PCB framleiðsluklárar rafeindavinnslukeðjuna.

1. Hvernig á að velja leysigjafa:

Tafla 2. Val á leysigjafa fyrir keramik ör-holaborun

Þumalputtaregla:venjulegt súrál er hægt að vinna með nanósekúndu leysir; húðaðar holur og loftþéttar holur kalla á píkósekúndu; femtosecond er frátekin fyrir mjög-mikil-nákvæmni þróunarvinnu. Fyrir fullan samanburð á púlsmeðferðum, sjá grein okkar umfemtósekúndu leysir í ör-holavinnslu.

2. Þrjár borunaraðferðir:

• Slagborun:hraðasta, en stærri mjókka og veikari samkvæmni; hentugur fyrir gegnum-holur án strangra nákvæmnikrafna;
• Skrúfuborun (hringborun):geislinn hreyfist eftir hringlaga spíralbraut; Hægt er að stjórna taper innan 0,5 gráðu; almenna aðferðin fyrir hálfleiðara örhol-;
• Hringskurður:geislinn fer inn í horn og snýst og myndar bein-vegggöt með lágmarks mjókkun, á kostnað minni skilvirkni.

3. Fjögur algeng örholuvandamál:-

① Mjókka stórt gat

• Orsök: Laserborun framleiðir náttúrulega mjók vegna þess að geislaorka minnkar inni í holunni og útgangurinn fær ófullnægjandi orku.
• Mótráðstafanir: þyrluboranir (Stærri en eða jafnt og 3 hringir); tvær-hliðarboranir að framan og aftan; settu fókusinn á hálfa efnisþykktina; notaðu hringlaga-laga eða flata-efri geislasnið í stað Gauss.

② Endursteypt lag + ör-sprungur á gatveggnum

• Orsök: nanósekúndu leysir bræða efnið, sem storknar aftur á veggnum (1–10 μm þykkt).
• Mótvægisráðstafanir: skipta yfir í píkósekúndu/femtósekúndu (endursteypt lag Minna en eða jafnt og 1 μm); ör-perlublástur við 0,2–0,3 MPa; þynnt HF eða NaOH efnahreinsun; plasma hreinsun. Fyrir dýptarsamanburð á milli púlskerfis, vísa til okkarfemtósekúndu leysir ör-örborunleiðarvísir.

③ Léleg samkvæmni í holuþvermáli

• Orsök: leysirorkusveifla, brennivídd, ójöfn efnisþykkt.
• Mótvægisráðstafanir: kvarða afl og einbeita sér hverja vakt; halda orkustöðugleika innan ±2%; mæla þykkt og hóp fyrir vinnslu; nota há-nákvæmni XY stig (staðsetning Minna en eða jafnt og ±1 μm).

④ Inn-/útgönguflögun

• Orsök: keramik er brothætt og streita þykknar á brúnum.
• Mótráðstafanir: bæta við fórnarlagi (teip/koparfilmu) við innganginn; bæta við stuðningi (gler/grafít) við útganginn; tveggja-þrepa for-borun + reaming; stjórna stakri-púlsuorku.

Stærsti óvinur djúpra hola er ekki hörku - heldur flísaflutningur. Keramikflögur eru harðar og brothættar; þegar þeir stíflast neðst í holunni mun boran brotna.

1. Peck Drilling: Standard aðgerð fyrir djúp holur

Kjarnahugmyndin er einföld: boraðu aðeins í, dragðu aðeins til baka, svo flís skolast út og kælivökvi flæðir inn.

• Skref (goggdýpt):draga til baka á 0,3–0,5 mm fresti af framgangi; því minna sem skrefið er, því hærra er myndhlutfallið - notaðu 0,3 mm við 10:1 og minnkaðu í 0,1–0,2 mm yfir 10:1;
• Inndráttarfjarlægð:dragðu borann alveg út úr holunni - ekki draga aðeins inn;
• Dvöl eftir afturköllun:hlé í 0,1–0,3 sekúndur til að láta kælivökvann skola gatið hreint;
• Hlutfall > 8:1:notaðu þriggja-þrepa aðferðina - tilraunaholu → djúphol → reaming.

2. Verkfæraval: Demantshúðun er staðalbúnaður

Varúð:demantshúð hentar ekki til að vinna kísilnítríð (Si₃N₄) - efnahvörf veldur því að húðin flagnar af.

3. Kæling: Þrýstingur og flæði eru bæði nauðsynleg

• Innri kælivökvi fyrst:þrýstingur meira en eða jafnt og 3 MPa, rennsli meira en eða jafnt og 5 l/mín; kælivökvi er afhent innan frá boranum til skurðbrúnanna;
• Ytri kælivökva viðbót:stútur beint að holu, rennsli Stærra en eða jafnt og 10 L/mín., þrýstingur Stærri en eða jafnt og 1 MPa;
• Kælivökva gerð:vatns-skeruvökvi (styrkur 5–8%), forðastu hreina olíu;
• Síun:Minna en eða jafnt og 10 μm, til að koma í veg fyrir að endurrásarflögur skori holuvegginn.

4. Ferlisbreytur: Íhaldssamt slær árásargjarnt

Tafla 3. Ráðlagðar stikur borunarfæribreytur fyrir djúp keramikhol (tilvísun)

Reynsla:keyrðu fyrsta hlutann með íhaldssömum breytum, fylgstu með spónunum og boruninni og fínstilltu síðan. Í keramikvinnslu, hægur og stöðugur slær hratt. Tap á einni brotinni bor er mun meira en tíminn sem fer í að fara varlega.

5. Leiðbeiningar og stuðningur: Koma í veg fyrir holuhlaup

• Pilot hola:boraðu fyrst 0,5–1 mm djúpt miðjuhol með stuttri bor, skiptu síðan yfir í langa borann;
• Leiðbeiningar um borun:bushing-til-borunarbil Minna en eða jafnt og 0,005 mm, staðsett eins nálægt yfirborði vinnustykkisins og mögulegt er;
• Yfirborðsfléttun:flatleiki Minna en eða jafnt og 0,01 mm til að tryggja að borinn fari hornrétt inn;
• Hætta stuðningur:settu grafít- eða viðarplötu rétt fyrir gegnumbrot til að draga úr rifnum og höggum.

Staðafrávik koma í tveimur myndum með mismunandi orsakir og mismunandi mótvægisaðgerðir.

① Færslan af stöðustöðu (röng hnit)

Orsakir:yfirborðslos í upphafi skurðar; léleg endurtekningarhæfni búnaðar; ófullnægjandi staðsetningarnákvæmni vélarinnar.

Mótvægisráðstafanir:

• Vélræn borun: boraðu fyrst miðdýfu (0,1–0,2 mm djúpt), boraðu síðan holuna;
• Laser: kveiktu á staðsetningarmerki við 20–30% orku fyrir raunverulega borun;
• Festing: staðsetningarpinnar + lofttæmisspenna með endurtekningarnákvæmni Minna en eða jafnt og 0,005 mm - aldrei klemma keramik beint í bekkskrúfu;
• Búnaður: leysivélar með sjónstaðsetningu sem þekkir sjálfkrafa Mark punkta fyrir bætur; vélrænar vélar nota brúnleitarmiðju (Minna en eða jafnt og 0,002 mm);
• Fyrsta-hluti skoðunar er skylda: mælt holuhnit með sjónmælingarvél áður en lotan er sett af stað.

② Halla holuás (gatið er skáhallt)

Orsakir:ófullnægjandi stífni í borunum; ósamhverfar skurðarkraftar; ójafnt yfirborð; of mikið tólahaldara hlaupið.

Mótvægisráðstafanir:

• Haltu hlutfalli lengdar-til-þvermáls minna en eða jafnt og 8:1; umfram það notaðu þrepaæfingar eða byssuæfingar;
• Fletjið yfirborð vinnustykkisins fyrst (slétta Minna en eða jafnt og 0,01 mm);
• Leiðsögn um borun með stuðningi bæði við inngöngu og útgöngu;
• Hár-nákvæmar verkfærahaldarar (skreppa-passa eða vökva), geislamyndahlaup Minna en eða jafnt og 0,003 mm;
• Sláðu inn skurðinn með 50% fóðurhraða og farðu aftur í eðlilegt fóðrun eftir 0,5 mm í gegn.

Staðsetningarfráviksmæling

Algengar skoðanir ná til fjögurra atriða: nákvæmni holustöðu, þol holuþvermáls, halla áss holu og gæði innri veggs. Mæliaðferðirnar eru teknar saman hér að neðan.

Tafla 3b. Skoðunaraðferðir við frávik holustöðu

Keyrðu skoðunina á fyrsta hlutanum og staðfestu niðurstöðurnar áður en fjöldaframleiðsla hefst.

Tafla 4. Bilanaleitartafla fyrir keramikboranir

Fyrir hvers kyns holu-kröfur um borun fer sjaldan úrskeiðis að fylgja þessum fjórum skrefum:

Skref 1 - Þvermál hola

• < 0.2 mm → laser (the only feasible option);
• 0,2–0,5 mm → leysir eða ultrasonic;

• >0,5 mm → vélræn borun (besta kostnaðar-hagkvæmni).

Skref 2 - Athugaðu stærðarhlutfallið

• Minna en eða jafnt og 3:1 → hvaða ferli sem er; veldu lægsta kostnaðinn;
• 3:1–10:1 → vélrænn (pikkborun + innri kælivökvi) eða leysir;
• >10:1 → leysir hefur augljósan kost, eða notaðu sérstaka djúpborunarvél-.

Skref 3 - Athugaðu nákvæmni og gatvegg

• Holustaða innan ±0,005 mm → leysir (með sjónstöðu);
• Veggur grófur Ra ​​Minna en eða jafnt og 0,8 → vélræn + reaming, eða ultrasonic;
• Ekkert endursteypt lag leyft → picosecond/femtosecond, eða vélrænt/úthljóð;
• Hermeticity krafist → vélrænni + lapping; leysir þarfnast-meðhöndlunar.

Skref 4 - Athugaðu lotustærð og kostnað

• Lítil lota / R&D → notaðu núverandi búnað, vertu sveigjanlegur;
• Stór hópur af ör-holum → leysir (mikil skilvirkni, lítill kostnaður á hverja-holu);
• Stór hópur af stórum holum → vélrænn (ódýr búnaður, ódýr verkfæri).

Tafla 5. Dæmigerð borunarleiðbeiningar eftir keramikefni (almenn tilvísun í iðnaði)

Athugið:Ofangreint er almenn reynsla í iðnaði eingöngu fyrir ferliskimun. Raunverulegar breytur verða að vera sannreyndar með prufuvinnslu á raunverulegu efni, búnaði og gæðakröfum.

① Veldu ferlið í samræmi við efni - alltaf fyrst.Ör-hol → leysir; djúpar holur → vélræn borun; stöðufrávik → festing og staðsetning. Það er ekkert alhliða ferli, aðeins það sem hentar best.

② Styðjið alltaf útgönguhliðina.Grafít, gler eða viðar bakverk; það er lægsta-kostnaðurinn og áhrifaríkasta aðgerðin gegn-flísum.

③ Skildu eftir færibreytu spássíu - aldrei vél við loftið.Haltu 10–20% leysirorkuframlegð og 30% vélrænni fóðurmörkum. Loftfæribreytur brotna þegar efnið sveiflast.

④ Fyrsta-hluti skoðun er ekki-viðræðuhæf.Notaðu sjónmælingarvél fyrir holustöðu, þvermál og halla - 10 mínútur sem kemur í veg fyrir að heil lota sé rifin.

⑤ Ástand tækja/leysis skiptir meira máli en breytur.Slitinn bora eða rekinn leysir gerir jafnvel nákvæmasta forritið gagnslaust. Byggja upp líftímastjórnun verkfæra og reglubundna kvörðunaráætlun.

⑥ Eftir-meðferð er skylda fyrir leysir-boraðar holur.Endursteypt lag og ör-sprungur eftir nanósekúndu leysiborun eru nær óhjákvæmileg - sprengingu, efnahreinsun og plasmameðferð ætti ekki að sleppa.

Keramikholaborun er kerfisfræðilegt vandamál sem felur í sér efni, búnað, ferli og skoðun. Aðeins þegar hvert smáatriði er undir stjórn geturðu framleitt holur með mikilli nákvæmni, mikilli samkvæmni og mikilli áreiðanleika.

Ef þú ert að meta anákvæmni leysirvinnslubúnaðurlausn fyrir keramik ör-göt - eða þarf aUV leysirfyrir fína keramik- og glervinnu - hafðu samband við okkur með efni, holuþvermál, stærðarhlutfall og nákvæmni: við munum keyra sýnishornspróf og staðfesta uppsetninguna með raunverulegu efni. Fyrir almenna auðkenningu og merkingu á keramikhlutum, okkarlasermerkingarvélareru einnig fáanlegar með sýnishorns-prófunarstuðningi.

Þessi grein er unnin út frá almennri reynslu í iðnaðarferlum í hálfleiðara keramikvinnslu. Sérstakar breytur verða að vera aðlagaðar í samræmi við raunverulegt efni, búnað og kröfur.