Prilagoditev posebnih grafitnih vpenjal GTMS/CTMS: rešitev za globoko obdelavo z mikro luknjami

Posebna grafitna vpenjala GTMS prebijajo mikronsko obdelavo: prilagojena rešitev za 1.500 mikro lukenj, natančno razporejenih v 0,01 ㎡

Med postopkom visokotemperaturnega sintranja GTMS/CTMS v mikroelektronski embalaži morajo posebne grafitne napeljave združevati prileganje na mikronski ravni z visoko toplotno odpornostjo in stabilnostjo. Da bi se spopadel z izzivi drobljenja robov, ultra hitre obrabe orodja in kumulativne tolerance v majhnih površinskih mikro luknjah z ultra visoko gostoto, je VeTek porabil 10 mesecev za prebijanje skozi ozko grlo neprekinjenega globokega strojnega obdelave za skoraj 10.000 mikro lukenj s prilagoditvijo materiala, rekonstrukcijo rezalne kinematike in večdimenzionalno inšpekcijo z zaprto zanko, s čimer je uresničil zelo zanesljivo vse na enem mestu. dostava.

1. Ključni posnetek podatkov in primerjava delovanja

Slika 1 - GTMS/CTMS posebna grafitna pritrdilna plošča in strukturne komponente za obdelavo mikro lukenj

V postopku hermetičnega pakiranja GTMS konsistenca lukenj in odpornost na toplotno deformacijo grafitnih pritrdilnih plošč neposredno določata hermetičnost embalaže in izkoristek končnega izdelka. Ključni procesi in indikatorji uspešnosti pred in po tehničnem preboju ekipe VeTek so primerjani na naslednji način:

2. Ozadje stranke in scenariji uporabe hermetične embalaže GTMS/CTMS

Stranka v tem sodelovanju je raziskovalno in razvojno ter proizvodno podjetje, specializirano za visoko zanesljive senzorje in mikroelektronske embalažne komponente. Njegove glavne proizvodne linije široko uporabljajo postopke sintranja GTMS/CTMS (steklo/keramika-kovina). V visokotemperaturnih tesnilnih pečeh posebne grafitne napeljave služijo kot visoko precizni nosilni kalupi, odgovorni za natančno pozicioniranje in držanje na stotine do tisoče finih kovinskih zatičev (kot je zlitina Kovar) in steklenih predoblik. Ker posamezna grafitna vpenjalna plošča v tem projektu meri manj kot 0,01 kvadratnega metra, vendar mora natančno sprejeti skoraj 1500 mikro lukenj, celoten komplet vpenjal vključuje skoraj 10.000 mikro lukenj z izjemno tankimi stenami med luknjami. Med visokotemperaturnim sintranjem pri 800 °C–1000 °C bo vsak rahel premer luknje, ki presega toleranco, položajno odstopanje ali odstop grafitnega prahu neposredno povzročil nagib kovinskega zatiča, pokanje steklene izolacije ali celo popolno izgubo hermetičnosti.

3. Ozka grla in mehanizmi za odpoved posebnih grafitnih mikro lukenj

Preden je stranka vključila tehnično delovno skupino VeTek, je med poskusno proizvodnjo in maloserijsko obdelavo naletela na resna tehnična ozka grla: Prvič, drobljenje in trganje robov mikroluknjic: grafit je porozen krhek material; med neprekinjenim vrtanjem mikro lukenj z visoko gostoto strižna napetost v trenutku, ko mikro sveder vstopi in izstopi, zlahka povzroči krhkost robov na ustju luknje. Drugič, tolerančni zamik, ki ga povzroča mikro obraba orodja: pri neprekinjenem obdelovanju na tisoče mikro lukenj se obraba finih svedrov stopnjuje, kar povzroči, da premeri lukenj v globokih luknjah kažejo zožen gradient, kjer odstopanje le nekaj mikronov vodi do okvare in razpada celotnega kompleta vpenjal, ki vsebuje skoraj 10.000 lukenj. Tretjič, neusklajenost toplotnega raztezanja in onesnaženje s prahom: Visokotemperaturni CTE običajnih grafitnih materialov se ne ujema s kovinskimi zatiči in drobni prah se zlahka odlepi in onesnaži steklo za sintranje.

4. Kako doseči obdelavo mikro lukenj na ravni mikronov za posebne grafitne napeljave GTMS?

 Da bi odpravili težave pri globoki obdelavi 10.000 mikro lukenj, je skupina za raziskave in razvoj VeTek rekonstruirala model rezalne kinematike in implementirala sistematično procesno inženirstvo:

· Algoritem poti orodja in rekonstrukcija potopnega podajanja:Optimizirana podajalna hitrost in segmentirana rotacijska hitrost z ortogonalnimi eksperimenti, sprejetje pulzne potopne strategije z mikro podajanjem za učinkovito zmanjšanje strižne sile obdelovalnega udarca za več kot 45 %, s čimer se popolnoma odpravijo napake zaradi odkruškov v ustju luknje.

· Mikro svedri proti odrezkom in optimizacija polja pretoka za odstranjevanje odrezkov:Prilagojeni ultrafinozrnati mikro svedri z diamantno prevleko v kombinaciji s pulznim podtlačnim sistemom za odstranjevanje ostružkov z mikro hlajenjem so povečali življenjsko dobo orodja proti obrabi za več kot 3-krat, kar zagotavlja, da premik premera luknje čez 1500 mikro lukenj na posamezno ploščo ostane pod ±0,002 mm.

5. Proizvodne in inšpekcijske prakse za posebne grafitne pritrdilne plošče z visoko toplotno prevodnostjo, ki ustrezajo CTE

Slika 2 – Realni detajli posebne grafitne pritrdilne plošče z ničelnimi odkruški na površini in visokonatančnim nizom mikro lukenj

· Rešitev za prilagoditev materiala:Strogo izbran izostatični posebni grafit visoke čistosti z gosto mikrostrukturo in odlično toplotno stabilnostjo pri visokih temperaturah. Njegov koeficient toplotnega raztezanja (CTE) se zelo ujema s koeficientom zlitine Kovar, kar znatno zmanjša toplotno obremenitev pri visokotemperaturnem sintranju in odvajanje mikroprašu.

· Skupni pregled in globinsko čiščenje:Linija za nadzor kakovosti je uvedla komplementarni sistem „Optični instrument za merjenje slike + popolnoma avtomatiziran koordinatni merilni stroj (CMM)“. Optično slikanje hitro skenira razmik niza z 10.000 luknjami, medtem ko CMM preveri pravokotnost globokih lukenj in lokacije prostorskih utorov; končno dopolnjeno z večstopenjskim gradientnim ultrazvočnim čiščenjem za popolno odstranitev ostankov grafitnih nečistoč globoko v mikroslepih luknjah in doseganje čistosti polprevodniškega razreda.

6. Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)

Slika 3 - Visoko natančni CNC obdelovalni center VeTek

V: Kakšni so najmanjši premer luknje in končne tolerance za obdelavo mikro lukenj posebnih grafitnih vpenjal z visoko gostoto?
A:VeTek ima zmogljivost mikro strojne obdelave za premere lukenj pod 0,2 mm. Tolerance premera lukenj je mogoče stabilno nadzorovati v okviru ±0,003 mm, prava okroglost in položajna toleranca za 1.500 lukenj na eni plošči pa dosegajo ±0,005 mm, kar v celoti izpolnjuje zahteve za pakiranje zatičev visoke gostote GTMS.

V: Zakaj se morajo tesnila za hermetično sintranje GTMS natančno ujemati s CTE zlitine Kovar?
A:Če med ciklom sintranja 800 °C–1000 °C nista konsistentna CTE vpenjala in kovinskih zatičev, bo strižna napetost, ki nastane zaradi hladilnega krčenja, povzročila premik zatiča, pokanje steklenega telesa ali odpoved tesnila. Natančno ujemanje CTE zagotavlja sinhronizirano širjenje in krčenje, kar izboljša hermetični izkoristek.

V: Kako postopek ultrazvočnega čiščenja zagotavlja, da v globokih mikro luknjah ne ostane ostankov grafitnega prahu?
A:Uporabljamo večfrekvenčni gradientni ultrazvočni generacijski sistem v kombinaciji z deionizirano vodo in posebnimi čistilnimi mediji. Z uporabo visokofrekvenčnih kavitacijskih učinkov se fini grafitni delci globoko v mikro luknjah in slepih luknjah popolnoma odstranijo, čemur sledi vpihovanje z dušikom visoke čistosti in vakuumsko sušenje, da se doseže čista pošiljka na ravni polprevodnikov.

7. Povzetek in inženirske podporne storitve

Na področju hermetične embalaže polprevodnikov in mikroelektronike natančnost obdelave na mikronski ravni in termodinamična stabilnost nosilcev neposredno določata izkoristek embalaže in uporabo opreme. Zanašajoč se na nenehno kopičenje materialov visoke čistosti, natančno obdelavo in proizvodnjo kritičnih polprevodniških komponent, je VeTek uspešno premagal proizvodno oviro na ravni industrije 1500 mikroluknjic, gosto razporejenih na 0,01㎡ ploščo, ki uresničuje zelo zanesljivo masovno proizvodnjo posebnih grafitnih napeljav z 10.000 luknjami.

Kot proizvodno podjetje, osredotočeno narazvoj CVD SiC, TaC prevlek, Solid SiC ter kritičnih polprevodniških materialov in komponent, VeTek nenehno zagotavlja visoko zmogljive materialne rešitve za proizvodnjo polprevodnikov, rast kristalov in visokotemperaturna procesna polja.  VeTek hkrati z obravnavo aplikacijskih zahtev pri hermetičnem pakiranju, visokotemperaturnem sintranju in natančnem pozicioniranju zagotavlja inženirske storitve, vključno zizbira grafitnega materiala visoke čistosti, natančna strojna obdelava in podpora proizvodnji po meri. 

Če iščete visoko natančne grafitne komponente, primerne za GTMS/CTMS hermetične postopke zapiranja, ali potrebujete ujemanje materialov, strukturno optimizacijo in validacijo vzorcev, se obrnite na inženirsko ekipo VeTek. Zagotovili vam bomo tehnično podporo na enem mestu od izbire materiala do natančne izdelave.

Slika 4 - Panoramski pogled na raziskovalno in razvojno bazo posebnih materialov VeTek ter Precision Manufacturing Base