Wie Halbleitermaterialien und optisches Glas die Oberflächeneffekte mittels CMP-Poliergerät verbessern
In Hochwertigermanufacturbereichen wie Halbleitermaterialien, optischem Glas und Präzisionskeramik bestimmen die Ebenheit und Glätte der Werkstückoberfläche direkt die Produktleistung. Das CMP-Poliergerät, als Gerät für Hochpräzisionsbearbeitung, zeichnet sich durch genaue Steuerfähigkeit und stabile Bearbeitungswirkung aus. Von der Größenregelung auf Mikronebene bis zur Oberflächenoptimierung auf Nanometerebene formt es durch die Synergie aus mechanischen und chemischen Effekten eine extrem ebene Werkstückoberfläche in einem kleinen Bereich.
Der Kernvorteil des CMP-Poliergeräts rührt von dem komplexen Bearbeitungsmechanismus „mechanisches Schleifen als Hauptmethode und chemische Wirkung als Hilfsmethode“ her, der durch zweistufige Synergie eine schrittweise Verbesserung der Oberflächenpräzision erreicht.In der Phase des mechanischen Schleifens treibt das Gerät über einen Motor die Polierscheibe mit hoher Geschwindigkeit an. Auf der Oberfläche der Polierscheibe anhaftende Schleifpartikel bilden mit der eingespannten Werkstückoberfläche ständigen Reibung. Je nach Bearbeitungsanforderungen werden bei der Grobschleifung grobkörnige Schleifmittel ausgewählt, um Vorsprünge wie Defekte und Schneidspuren auf der Werkstückoberfläche schnell zu entfernen;In der Feinschleifphase werden feinkörnige Schleifmittel ersetzt, um Mikrokratzer aus der vorherigen Bearbeitung schrittweise zu beseitigen und die Grundlage für die anschließende Feinstpolitur zu legen. Während dieses Prozesses führt das Werkstück normalerweise eine planetarische Bewegung in der Halterung aus und bildet zusammen mit der Rotation der Polierscheibe eine komplexe Trajektorie, um die Schleifgleichmäßigkeit zu gewährleisten.Die chemische Wirkung ist eine Schlüsselergänzung zur Erreichung einer ultrasmooth Oberfläche. Während der Polierung liefert das chemische Flüssigkeitsversorgungssystem über Düsen kontinuierlich Polierflüssigkeit mit spezifischen Komponenten an den Bearbeitungsbereich. Aktive Stoffe wie Säuren und Laugen in ihr reagieren sanft mit der Werkstückoberfläche und lösen die durch mechanisches Schleifen erzeugte Oxidschicht und winzige Fragmente auf.Diese abwechselnde Wirkung von „mechanischem Schneiden – chemischem Auflösen“ kann nicht nur Oberflächenschäden vermeiden, die durch reines mechanisches Schleifen verursacht werden könnten, sondern auch die Bearbeitungseffizienz erheblich steigern, sodass die Werkstückoberfläche schließlich eine spiegelgläserne Glätte erreicht.
Die Hochpräzisionsleistung des CMP-Poliergeräts hängt von der genauen Zusammenarbeit verschiedener Kernkomponenten ab. Es besteht hauptsächlich aus fünf Funktionsmodulen, die ein stabiles Bearbeitungssystem bilden:
- Polierscheibe: Als Kernkomponente der Bearbeitung ist sie normalerweise aus hochfestem Metall gefertigt. Je nach zu bearbeitendem Material können verschiedene Verbrauchsmaterialien wie Sandpapier und Poliertuch gewechselt werden.
- Spannvorrichtung: Sie verwendet zwei Hauptmethoden – Vakuumsaugung oder mechanische Klemmung – um das Werkstück zu fixieren, sodass es während der Bearbeitung keine Verschiebung oder Schwingung erfährt. Für dünne und brüchige Materialien wie Saphirglas ist zusätzlich ein flexibles Spannmechanismus ausgestattet, um Werkstückbruch durch zu hohen Druck zu vermeiden.
- Antriebs- und Druckanlage: Der Motor liefert der Polierscheibe eine geschwindigkeitsverstellbare Antriebskraft mit einem Drehzahlbereich von üblicherweise 5-250 U/min, um den Bearbeitungsanforderungen verschiedener Materialien gerecht zu werden. Die Druckanlage verwendet die Regelungsmethode „Zylinder + Drucksensor“ oder Gewicht.
- Chemisches Flüssigkeitsversorgungssystem: Bestehend aus einem Speicherbehälter, einer Pumpe und einer Düse, kann es den Fluss der Polierflüssigkeit genau steuern, um sicherzustellen, dass der Bearbeitungsbereich immer in der optimalen chemischen Umgebung ist. Gleichzeitig verhindert das poröse Wasserauslassdesign, dass Verunreinigungen die Werkstückoberfläche zerkratzen.
- Steuersystem: Mit PLC als Kern und einer Touchscreen-Mensch-Maschine-Schnittstelle unterstützt es die Bearbeitung und Speicherung mehrerer Programme.
Die Leistung des CMP-Poliergeräts wird hauptsächlich anhand der folgenden vier Schlüsselfaktoren beurteilt:
- Oberflächenebenheit: Misst die Abweichung der Werkstückoberfläche von der idealen Ebene und ist die Kernanforderung an Hochpräzisionsbearbeitung.
- Oberflächenrauhigkeit: Reflektiert den Grad der mikroskopischen Unebenheiten der Oberfläche und wird üblicherweise durch den Ra-Wert ausgedrückt. Durch genaue Auswahl von Schleifmitteln und Prozessoptimierung kann das CMP-Poliergerät den Ra-Wert der Werkstückoberfläche auf unter 0.08μm senken, und einige Präzisionsmodelle können sogar eine ultrasmooth Oberfläche nahe der Nanometerebene erreichen.
- Bearbeitungsstabilität: Die langfristige Bearbeitungspräzision wird durch Designs wie ein Messer-Schleifmechanismus und ein Druckkompensationssystem gewährleistet. Zum Beispiel kann das Gerät die Ebenheit der Schleifscheibe auf ±0.01mm einstellen, und zusammen mit der genauen Flüssigkeitsversorgung der Pumpe erreicht die Qualifikationsrate der Chargenbearbeitung mehr als 98.53%.
- Anpassungsflexibilität: Ausgedrückt als Bearbeitungsgrößenbereich und Materialkompatibilität. Hauptstromgeräte können Werkstücke mit einer maximalen Größe von 1000mm und einer minimalen Bearbeitungsdicke von nur 0.3mm verarbeiten und passen sich verschiedenen Materialien wie Siliziumscheiben, Saphir, Glas und Edelstahl an.
Das
CMP-Poliergerät stützt sich auf den komplexen Bearbeitungsmechanismus „mechanisches Schleifen als Hauptmethode und chemische Wirkung als Hilfsmethode“ sowie die genaue Zusammenarbeit von fünf Kernkomponenten wie Polierscheibe und Spannvorrichtung. Es kann Oberflächenoptimierung von Mikrometer-Größenregelung bis Nanometer-Ebene realisieren. Es performt hervorragend bei der Sicherstellung von Schlüsselfaktoren wie Werkstückoberflächenebenheit und -glätte in Hochwertigermanufacturbereichen wie Halbleitermaterialien und verfügt über gute Bearbeitungsstabilität und Anpassungsflexibilität.
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