Tùy chỉnh thiết bị cố định than chì đặc biệt GTMS/CTMS: Giải pháp gia công sâu vi lỗ

Thiết bị cố định than chì đặc biệt của GTMS vượt qua quá trình gia công micron: Giải pháp tùy chỉnh cho 1.500 lỗ siêu nhỏ được sắp xếp chính xác trong 0,01 ㎡

Trong quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao GTMS/CTMS trong bao bì vi điện tử, các thiết bị cố định bằng than chì đặc biệt phải kết hợp độ vừa khít ở mức micron với khả năng chịu nhiệt và độ ổn định cao. Để giải quyết các thách thức về sứt mẻ cạnh, mài mòn dụng cụ cực nhanh và dung sai tích lũy trong các lỗ vi mô có mật độ cực cao trên diện tích nhỏ, VeTek đã dành 10 tháng để vượt qua nút thắt của gia công sâu liên tục cho gần 10.000 lỗ vi mô thông qua việc thích ứng vật liệu, tái tạo động học cắt và kiểm tra đa chiều vòng kín, thực hiện giao hàng một cửa có độ tin cậy cao.

1. Ảnh chụp nhanh dữ liệu chính và so sánh hiệu suất

Hình 1 - Tấm cố định bằng than chì đặc biệt GTMS/CTMS và các thành phần cấu trúc gia công vi lỗ

Trong quy trình đóng gói kín GTMS, tính đồng nhất của lỗ và khả năng chống biến dạng nhiệt của tấm cố định bằng than chì quyết định trực tiếp độ kín của bao bì và năng suất thành phẩm. Các chỉ số chính về quy trình và hiệu suất trước và sau đột phá kỹ thuật của nhóm VeTek được so sánh như sau:

2. Thông tin cơ bản về khách hàng và các kịch bản ứng dụng đóng gói kín GTMS/CTMS

Khách hàng trong sự hợp tác này là một doanh nghiệp R&D và sản xuất chuyên về cảm biến có độ tin cậy cao và các bộ phận đóng gói vi điện tử. Dây chuyền sản xuất cốt lõi của nó áp dụng rộng rãi các quy trình thiêu kết GTMS/CTMS (Thủy tinh/Ceramic-To-Metal). Trong các lò hàn nhiệt độ cao, các thiết bị cố định bằng than chì đặc biệt đóng vai trò là khuôn mang có độ chính xác cao, chịu trách nhiệm định vị và giữ chính xác hàng trăm đến hàng nghìn chốt kim loại mịn (chẳng hạn như hợp kim Kovar) và phôi thủy tinh. Vì một tấm cố định than chì duy nhất trong dự án này có diện tích chưa đến 0,01 mét vuông nhưng phải chứa chính xác gần 1.500 lỗ siêu nhỏ, nên bộ vật cố định hoàn chỉnh tích hợp gần 10.000 lỗ siêu nhỏ với thành cực mỏng giữa các lỗ. Trong quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao ở 800°C–1000°C, bất kỳ đường kính lỗ vượt quá mức cho phép, độ lệch vị trí hoặc bụi than chì tách ra sẽ trực tiếp dẫn đến độ nghiêng của chốt kim loại, nứt lớp cách nhiệt thủy tinh hoặc thậm chí mất hoàn toàn độ kín.

3. Các nút thắt cổ chai và cơ chế hỏng hóc trong gia công vi lỗ than chì đặc biệt

Trước khi đưa đội đặc nhiệm kỹ thuật VeTek đến, khách hàng đã gặp phải những vướng mắc kỹ thuật nghiêm trọng trong quá trình sản xuất thử nghiệm và gia công lô nhỏ: Thứ nhất, mép bị sứt mẻ và rách lỗ siêu nhỏ: Than chì là vật liệu xốp, giòn; trong quá trình khoan liên tục các lỗ siêu nhỏ mật độ cao, ứng suất cắt tại thời điểm mũi khoan siêu nhỏ đi vào và thoát ra dễ dàng gây ra hiện tượng sứt mẻ cạnh giòn ở miệng lỗ. Thứ hai, độ lệch dung sai do mài mòn vi mô của dụng cụ: Khi xử lý liên tục hàng nghìn lỗ vi mô, độ mòn trên các mũi khoan mịn tăng lên, khiến cho đường kính lỗ trong các lỗ sâu có độ dốc giảm dần, trong đó độ lệch chỉ vài micron sẽ dẫn đến hỏng hóc và hư hỏng toàn bộ bộ đồ gá có chứa gần 10.000 lỗ. Thứ ba, độ giãn nở nhiệt không khớp và nhiễm bụi: CTE nhiệt độ cao của vật liệu than chì thông thường không khớp với CTE của các chân kim loại và bụi mịn dễ dàng bong ra, làm nhiễm bẩn giao diện thiêu kết thủy tinh.

4. Làm thế nào để đạt được gia công vi lỗ cấp độ micron cho đồ gá than chì đặc biệt GTMS?

 Để giải quyết những khó khăn khi gia công sâu 10.000 lỗ siêu nhỏ, nhóm R&D của VeTek đã xây dựng lại mô hình động học cắt và triển khai quy trình kỹ thuật có hệ thống:

· Thuật toán đường dẫn công cụ & Tái tạo nguồn cấp dữ liệu chìm:Tối ưu hóa tốc độ tiến dao và tốc độ quay phân đoạn thông qua các thử nghiệm trực giao, áp dụng chiến lược nhấn xung vi tiến dao để giảm hiệu quả lực cắt do va chạm gia công trên 45%, loại bỏ hoàn toàn các khuyết tật sứt mẻ ở miệng lỗ.

· Tối ưu hóa trường dòng chảy loại bỏ chip & mũi khoan siêu nhỏ chống sứt mẻ:Các mũi khoan siêu nhỏ được phủ kim cương hạt siêu mịn tùy chỉnh kết hợp với hệ thống loại bỏ chip làm mát vi mô áp suất âm xung đã tăng tuổi thọ chống mài mòn của dụng cụ lên hơn 3 lần, đảm bảo độ lệch đường kính lỗ trên 1.500 lỗ siêu nhỏ trên mỗi tấm duy nhất vẫn ở mức dưới ±0,002 mm.

5. Thực hành sản xuất & kiểm tra tấm cố định than chì đặc biệt phù hợp với CTE có độ dẫn nhiệt cao

Hình 2 - Chi tiết thực tế của tấm cố định bằng than chì đặc biệt không có vết sứt mẻ bề mặt và mảng lỗ vi mô có độ chính xác cao

· Giải pháp thích ứng vật liệu:Than chì đặc biệt đẳng tĩnh có độ tinh khiết cao được lựa chọn nghiêm ngặt có cấu trúc vi mô dày đặc và độ ổn định nhiệt ở nhiệt độ cao tuyệt vời. Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của nó rất phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của hợp kim Kovar, giảm đáng kể ứng suất nhiệt thiêu kết ở nhiệt độ cao và tách bụi vi mô.

· Hợp tác kiểm tra & làm sạch sâu:Dây chuyền kiểm soát chất lượng đã giới thiệu một hệ thống bổ sung 'Dụng cụ đo hình ảnh quang học + Máy đo tọa độ hoàn toàn tự động (CMM)'. Hình ảnh quang học quét nhanh khoảng cách của mảng 10.000 lỗ, trong khi CMM xác minh độ vuông góc của lỗ sâu và vị trí rãnh không gian; cuối cùng được bổ sung bằng phương pháp làm sạch siêu âm gradient nhiều giai đoạn để loại bỏ hoàn toàn tạp chất than chì còn sót lại sâu bên trong các lỗ mù siêu nhỏ, đạt độ sạch ở cấp độ bán dẫn.

6. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Hình 3 - Trung tâm gia công CNC chính xác cao VeTek

Hỏi: Đường kính lỗ tối thiểu và dung sai tối đa để gia công lỗ siêu nhỏ của đồ gá bằng than chì đặc biệt mật độ cao là bao nhiêu?
MỘT:VeTek sở hữu khả năng gia công vi mô cho đường kính lỗ dưới 0,2 mm. Dung sai đường kính lỗ có thể được kiểm soát ổn định trong phạm vi ±0,003 mm và độ tròn thực cũng như dung sai vị trí cho 1.500 lỗ trên một tấm duy nhất đạt ± 0,005 mm, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đóng gói GTMS chốt mật độ cao.

Hỏi: Tại sao các thiết bị thiêu kết kín GTMS phải khớp chính xác với CTE của hợp kim Kovar?
MỘT:Trong chu kỳ thiêu kết 800°C–1000°C, nếu CTE của thiết bị cố định và các chốt kim loại không nhất quán, ứng suất cắt sinh ra do sự co lại do làm mát sẽ gây ra sự dịch chuyển của chốt, nứt thân kính hoặc hỏng vòng đệm. Kết hợp CTE chính xác đảm bảo sự giãn nở và co lại đồng bộ, cải thiện năng suất kín.

Hỏi: Làm thế nào để quá trình làm sạch bằng siêu âm đảm bảo không còn bụi than chì còn sót lại bên trong các lỗ siêu nhỏ sâu?
MỘT:Chúng tôi sử dụng hệ thống tạo siêu âm gradient đa tần số kết hợp với nước khử ion và phương tiện làm sạch chuyên dụng. Bằng cách sử dụng hiệu ứng tạo bọt tần số cao, các hạt than chì mịn nằm sâu bên trong các lỗ siêu nhỏ và lỗ mù được loại bỏ hoàn toàn, sau đó là thổi nitơ có độ tinh khiết cao và sấy chân không để đạt được lô hàng sạch ở cấp độ bán dẫn.

7. Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật và tóm tắt

Trong lĩnh vực đóng gói kín chất bán dẫn và vi điện tử, độ chính xác gia công ở cấp độ micron và độ ổn định nhiệt động của chất mang quyết định trực tiếp đến năng suất đóng gói và mức sử dụng thiết bị. Dựa vào sự tích lũy liên tục của các vật liệu có độ tinh khiết cao, gia công chính xác và sản xuất linh kiện bán dẫn quan trọng, VeTek đã vượt qua thành công rào cản sản xuất cấp ngành gồm 1.500 lỗ siêu nhỏ được sắp xếp dày đặc trên tỷ lệ 0,01㎡ tấm, hiện thực hóa việc cung cấp sản xuất hàng loạt các đồ gá bằng than chì đặc biệt cấp 10.000 lỗ với độ tin cậy cao.

Là một doanh nghiệp sản xuất tập trung vàophát triển CVD SiC, lớp phủ TaC, Solid SiC cũng như các linh kiện và vật liệu bán dẫn quan trọng, VeTek liên tục cung cấp các giải pháp vật liệu hiệu suất cao cho sản xuất chất bán dẫn, phát triển tinh thể và các lĩnh vực xử lý nhiệt độ cao.  Đồng thời, nhằm giải quyết các yêu cầu ứng dụng trong đóng gói kín, thiêu kết ở nhiệt độ cao và định vị chính xác, VeTek cung cấp các dịch vụ kỹ thuật bao gồmlựa chọn vật liệu than chì có độ tinh khiết cao, gia công chính xác và hỗ trợ sản xuất tùy chỉnh. 

Nếu bạn đang tìm kiếm các thành phần than chì có độ chính xác cao phù hợp với quy trình hàn kín GTMS/CTMS hoặc yêu cầu kết hợp vật liệu, tối ưu hóa cấu trúc và xác nhận mẫu, vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật VeTek. Chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn hỗ trợ kỹ thuật toàn diện từ lựa chọn vật liệu đến sản xuất chính xác.

Hình 4 - Toàn cảnh Cơ sở R&D Vật liệu Đặc biệt và Cơ sở Sản xuất Chính xác của VeTek