Обработка полупроводников на станках с ЧПУ: подробное руководство | JS Precision

Обработка полупроводников на станках с ЧПУ является одним из скрытых, но важнейших звеньев в цепочке производства микросхем.

Представьте себе металлическую деталь с погрешностью менее одной сотой диаметра человеческого волоса, установленную на оборудовании для производства полупроводников стоимостью в сотни миллионов долларов, которая стабильно работает в течение многих лет с точностью нанометра в экстремальных условиях высокой температуры, ультравакуума и сильной коррозии.

Это не научная фантастика, а повседневная реальность современного производства полупроводников. В этом микроскопическом мире именно исключительная точность и абсолютная надёжность каждого макроскопического компонента напрямую определяют производительность и выход годных изделий чипа.

В руководстве объясняется, почему обработка полупроводников с ЧПУ является краеугольным камнем этого чуда , и показывается, как компания JS Precision благодаря своим услугам по обработке полупроводникового оборудования с ЧПУ заслужила репутацию ценного партнера среди мировых лидеров в производстве полупроводникового оборудования.

Краткое изложение ключевых ответов

Почему стоит доверять JS Guide? Основные технологии в обработке полупроводников с ЧПУ

Компания JS Precision уже 12 лет активно занимается обработкой полупроводников на станках с ЧПУ. Наша система менеджмента качества строго соответствует стандарту ISO 9001:2015 Международной организации по стандартизации (ISO), который обеспечивает стабильность и постоянное совершенствование наших процессов .

За прошедшие годы наша команда предоставила услуги по обработке на станках с ЧПУ более чем 200 компаниям-производителям полупроводникового оборудования по всему миру, обработав более 100 000 деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, включая такие ключевые компоненты, как травильные камеры, вакуумные фланцы и газовые коллекторы.

В течение года мы достигли рекордного показателя – отсутствие жалоб на качество в течение 12 месяцев подряд при обработке деталей камер CVD-оборудования для нашего европейского клиента. Таким образом, производительность оборудования увеличилась на 4,2%. Одновременно с этим три проекта по оптимизации технологии обработки полупроводников, реализуемые нашими инженерами, оказались в центре внимания отрасли.

Это вовсе не теоретическое руководство, а скорее обобщенный опыт более 500 реальных проектов, выполненных командой JS Precision, включая решения различных задач обработки и практические методы. Вы можете полностью доверять профессионализму и практичности этого руководства, поскольку оно даст вам действительно ценные знания в области обработки полупроводников на станках с ЧПУ.

Хотите узнать больше о наших историях успеха в производстве полупроводников? Немедленно свяжитесь с нашей службой поддержки клиентов и укажите «Запрос на проект», чтобы бесплатно получить полный набор примеров сотрудничества с клиентами и лучше понять наши технические возможности.

Что такое обработка полупроводников с ЧПУ? Превосходя стандартную точность

Первым шагом в освоении этой технологии является понимание сути обработки полупроводников на станках с ЧПУ. Принципиальное отличие обработки полупроводников на станках с ЧПУ от обычной обработки с ЧПУ определяет её ключевое положение в процессе производства полупроводников.

Определение: Инженерные технологии, созданные для производства микросхем

Обработка полупроводников с ЧПУ относится к сверхвысокоточной обработке с ЧПУ, необходимой для предоставления услуг по производству полупроводникового оборудования , выполняемой в условиях чистых помещений.

Этот процесс — не просто «резка металла», а способ подготовки « контейнеров для вакуума, плазмы и сверхчистых сред ». Многие детали, изготавливаемые с помощью ЧПУ, напрямую определяют качество и выход годных кристаллов, без этого передовые процессы производства кристаллов были бы невозможны.

Принципиальное отличие от обычной обработки

Важные различия в ключевых показателях производительности наблюдаются между обработкой на станках с ЧПУ для полупроводникового оборудования и традиционной обработкой на станках с ЧПУ. Подробное сравнение представлено в таблице ниже:

Рисунок 1: Обработка полупроводниковых деталей на станках с ЧПУ является широко признанной отраслью обработки с ЧПУ, обладающей множеством преимуществ, таких как высокая точность и достоверность.

Сердце точности: основные технологии обработки полупроводников с ЧПУ

Если обработка полупроводников на станках с ЧПУ является краеугольным камнем полупроводникового оборудования, то её базовые технологии – это душа этого краеугольного камня. Эти технологии работают вместе, обеспечивая высокоточную обработку полупроводников, отвечающую жёстким требованиям полупроводникового производства.

Технология многоосевой обработки

Технология 5-осевой обработки является важной частью прецизионной обработки полупроводников на станках с ЧПУ. Она позволяет осуществлять синхронную обработку сложных полостей, коллекторов и других деталей с ЧПУ, используя многокоординатную обработку. Ключевым преимуществом этой технологии является предотвращение вторичных ошибок, связанных с зажимом, и проблем с загрязнением.

Микрофрезерование и точение

Обычно он применяется для обработки сложных элементов, таких как микрогазовые каналы или канавки под уплотнения. Эти геометрические элементы часто требуют очень высокой точности и имеют размеры порядка нескольких микрометров.

Оборудование должно обладать высокими динамическими характеристиками, а режущие инструменты должны изготавливаться из специальных материалов и с применением специальных процессов, чтобы исключить размерные дефекты, вызванные вибрацией инструмента во время обработки.

Метрология на машине

Это ключевая технология, гарантирующая стабильность высокоточной обработки полупроводников, благодаря использованию высокоточных датчиков на станке для определения размеров детали в режиме реального времени . При обнаружении отклонения износ инструмента и погрешность тепловой деформации автоматически компенсируются, что значительно повышает производительность обработки полупроводников с ЧПУ.

Хотите оптимизировать процесс прецизионной обработки полупроводников на станках с ЧПУ? Запросите наше руководство по основным технологиям, в котором подробно описаны сценарии применения и методы оптимизации каждой технологии, чтобы помочь вам повысить точность обработки.

Рисунок 2: Для производства полупроводниковых компонентов с необходимой точностью и качеством были использованы различные передовые методы обработки на станках с ЧПУ.

Почему производство полупроводников полагается на сверхточную технологию ЧПУ

Производство полупроводников стремится к максимальной точности, а сверхточная технология ЧПУ является основным средством достижения этой цели, играя решающую роль в обеспечении выхода продукции и способности справляться с экстремальными условиями, учитывая незаменимый характер такой технологии.

The Guardian of Yield: как точность напрямую влияет на выход чипов

Выход продукции является основным показателем прибыли для компаний, производящих полупроводники, а точность обработки полупроводниковых приборов с ЧПУ напрямую влияет на выход продукции.

Всего одна дефектная деталь, обработанная на станке с ЧПУ, может привести к загрязнению частицами, утечке вакуума или нарушению температурного режима, что сделает всю пластину непригодной к использованию и повлечет огромные потери. Высокоточная обработка полупроводников позволяет эффективно избежать этих проблем.

Экстремальные требования к окружающей среде: вакуум, плазма и термоциклирование

Внутренняя среда в полупроводниковом оборудовании, таком как камеры травления и химического осаждения из газовой фазы , весьма агрессивна: вакуум, плазма и экстремальные термоциклы. Всё это означает, что детали, обработанные на станках с ЧПУ, должны обладать высокой коррозионной стойкостью, низким уровнем газовыделения и стабильностью свойств при изменении температуры.

Обработка на станках с ЧПУ полупроводникового класса может удовлетворить эти требования за счет выбора соответствующих материалов и методов обработки.

Парадокс замещаемости: почему другие технологии, такие как 3D-печать, не справляются с задачей

Несмотря на то, что новые технологии, такие как 3D-печать, стремительно развиваются, заменить ЧПУ-обработку в области ЧПУ-обработки полупроводников по-прежнему сложно по трем причинам:

• Плотность: в то время как детали, изготовленные на станках с ЧПУ, имеют плотность, близкую к 100%, детали, напечатанные на 3D-принтере, имеют плотность около 95% и не отвечают требованиям вакуума.
• Качество поверхности: Детали, изготовленные на 3D-принтере, имеют низкую чистоту поверхности и требуют дальнейшей обработки для соответствия стандартам ЧПУ-обработки полупроводникового класса . Это увеличивает затраты и создает риск загрязнения.
• Чистота материала: ЧПУ может использовать очень чистые материалы, характерные для полупроводников, в то время как материалы для 3D-печати содержат примеси, которые могут повлиять на качество чипов.

Преимущество JS Precision: что определяет наши услуги по обработке на станках с ЧПУ полупроводникового класса?

В области обработки полупроводников на станках с ЧПУ компания JS Precision обладает уникальным преимуществом, опираясь на многолетний опыт и профессиональные услуги. Наши услуги по обработке на станках с ЧПУ гарантируют качество деталей на всех этапах – от сырья до отгрузки, – отвечая даже самым строгим требованиям производства полупроводникового оборудования.

Контроль загрязнения окружающей среды от сырья до отгрузки

Компания JS Precision создала сквозную систему контроля загрязнения окружающей среды, оснащенную чистыми помещениями класса 1000 и выше , а ее стандарты контроля окружающей среды (например, классы чистых помещений) строго соответствуют стандартам чистых помещений ISO 14644 и связанным с ними стандартам контролируемой среды Международной организации по стандартизации (ISO), гарантируя, что каждый этап — от сырья до отгрузки — находится под контролем.

В процессе обработки используются специализированные инструменты и сжатый воздух без примесей масла . После обработки детали проходят ряд этапов очистки и вакуумной упаковки в чистом помещении, что гарантирует соответствие деталей, обработанных на станках с ЧПУ, требованиям к чистоте.

Полная система сертификации и прослеживаемости материалов

Качество материалов — основа обработки полупроводниковых компонентов на станках с ЧПУ. Каждая партия материалов проходит строгую проверку, и мы требуем от поставщиков сертификата качества от производителя.

Между тем, мы создали полную систему прослеживаемости, благодаря которой каждую деталь можно отследить вплоть до номера партии сырья, поставщика, времени производства и т. д., что позволяет гарантировать целостность эксплуатационных характеристик материала.

Качественная документация: выше стандартов

Компания JS Precision предоставляет к каждому заказу пакет документации самого высокого качества в отрасли , включая, помимо прочего, отчеты о первой партии изделий, отчеты о полноразмерных проверках, сертификаты материалов и записи о процессе обработки.

Эти подробные документы фиксируют весь процесс производства детали — от сырья до готовой продукции, удовлетворяя потребности клиентов в аудите и отражая строгое отношение производителя к качеству.

Хотите воспользоваться нашими услугами по обработке полупроводниковых деталей с ЧПУ? Отправьте нам ваши требования к деталям прямо сейчас и получите индивидуальное решение по обработке деталей с ЧПУ и комплексным контролем качества.

Выбор подходящих сплавов для деталей полупроводниковых инструментов, обрабатываемых на станках с ЧПУ

Правильный выбор сплава напрямую влияет на качество обработки полупроводников на станках с ЧПУ. Разные материалы обладают разными свойствами и подходят для производства полупроводников в различных областях применения. Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых сплавов и их применение:

Алюминиевый сплав: лучший выбор для облегчения веса и терморегулирования

Учитывая малый вес алюминиевых сплавов и их хорошие тепловые характеристики, эти материалы широко распространены в обработке полупроводников на станках с ЧПУ.

Их можно использовать, среди прочего, для создания вакуумных камер и платформ для оборудования. Как правило, они требуют анодирования для повышения коррозионной стойкости и износостойкости, что, как правило, важно для соответствия требованиям ЧПУ-обработки полупроводникового класса.

Нержавеющая сталь: краеугольный камень коррозионной стойкости и прочности конструкции

Будучи одним из наиболее широко используемых материалов, нержавеющая сталь отличается превосходной коррозионной стойкостью и высокой конструкционной прочностью . Её можно применять для изготовления таких деталей, как газопроводы, клапаны и травильные камеры. В зависимости от условий применения, для повышения коррозионной стойкости и улучшения свойств поверхности применяется электрополировка или пассивация.

Специальные сплавы: решение особых задач

В специализированных приложениях мы используем специальные сплавы для обработки полупроводников на станках с ЧПУ. Например, титановые сплавы могут использоваться в деталях, требующих минимального веса и биологической безопасности, а инварная сталь благодаря своему чрезвычайно низкому коэффициенту теплового расширения подходит для изготовления критически важных компонентов высокоточных измерительных приборов и полупроводникового оборудования.

Покорение невидимого: ключевые проблемы высокоточной обработки полупроводников

Высокоточная обработка полупроводников по-прежнему сталкивается с множеством «невидимых» проблем. Эти проблемы трудно обнаружить, но они напрямую влияют на качество деталей. JS Precision опирается на свои знания и опыт, чтобы преодолеть эти трудности и гарантировать стабильность и надёжность обработки полупроводников на станках с ЧПУ.

Управление микродеформацией

Микродеформации, вызванные механической обработкой и зажимными усилиями, могут привести к отклонению от допусков, указанных в чертежах деталей. Мы минимизируем деформацию с помощью предварительной обработки материала, конечно-элементного анализа для оптимизации траекторий инструмента, а также многоэтапной термообработки для снятия напряжений и стабилизации.

Достижение зеркального блеска

Для предотвращения адсорбции частиц и захвата газов требуется зеркальная чистота поверхности (Ra менее 0,4 мкм). Мы обеспечиваем это требование, а также точность размеров деталей за счёт оптимизации параметров обработки, выбора высокоточного инструмента и применения современных методов полировки.

Устранение всех загрязнений

Загрязнения могут сделать детали, обработанные на станках с ЧПУ, непригодными к использованию и даже повлиять на весь процесс производства полупроводников. Поэтому мы комплексно устраняем загрязнения на различных этапах.

К ним относятся выбор безмасляной смазочно-охлаждающей жидкости, предназначенной для работы с полупроводниками, применение высокочистого твердого сплава в качестве инструментального материала, а также такие рабочие процедуры персонала, как ношение оборудования для чистых помещений.

Позвольте нам помочь вам решить проблемы, связанные с высокоточной обработкой полупроводников. Запишитесь на индивидуальную техническую диагностику к одному из наших ведущих инженеров и получите бесплатные решения, которые помогут снизить производственные риски.

Рисунок 3: Сверхточный полупроводниковый компонент с превосходной гладкостью поверхности и долговечностью.

Пример: Достижение 99,5% своевременной выработки с помощью критического компонента камеры травления

Реальные примеры из практики наилучшим образом демонстрируют возможности обработки полупроводников с ЧПУ. Здесь представлен пример того, как компания JS Precision использовала технологию прецизионной обработки полупроводников с ЧПУ, чтобы помочь клиенту повысить производительность.

Болевая точка клиента

Один из ведущих производителей оборудования для травления столкнулся с серьёзной проблемой. Выход годных деталей из крышки реакционной камеры сердечника колебался более чем на 5% из-за технологического напряжения и термической деформации, что приводило к большому количеству брака деталей и частым послепродажным расходам , превышающим один миллион долларов США в год.

Они перепробовали услуги по обработке на станках с ЧПУ у нескольких разных поставщиков, но проблема осталась нерешенной.

Точное решение JS

В тот же день, когда мы получили запрос от клиента, мы сформировали специальную команду для всестороннего анализа и разработки решения.

1. Анализ материалов и конструкции: Был проведен анализ методом конечных элементов (FEA) на основе материалов из алюминиевого сплава и исходной конструкции заказчика для определения потенциальной зоны деформации и точек концентрации напряжений. Основной причиной деформации была признана асимметрия исходной конструкции.

2. Оптимизация процесса: была внедрена специальная стратегия прецизионной обработки полупроводниковых деталей на станках с ЧПУ, включающая изменение траектории инструмента и использование симметричного фрезерования. Для контроля деформации детали были добавлены многоэтапное снятие напряжений и окончательная стабилизирующая термообработка.

3. Обеспечение точности: В цехе с контролируемой температурой и влажностью использовался пятикоординатный обрабатывающий центр с системой измерения на станке для контроля размеров в режиме реального времени и автоматической компенсации погрешностей. Цель заключалась в обеспечении критических допусков плоскостности и круглости в пределах ±5 мкм.

Окончательные результаты

Первая партия 50 камерных крышек была изготовлена с соблюдением графика выпуска на производственной линии заказчика с выходом годных изделий 99,5% , что значительно превзошло предыдущие показатели. Детали работали стабильно на оборудовании заказчика и не выходили из строя в течение всего срока службы.

Это сотрудничество решило долгосрочные проблемы с качеством, с которыми сталкивался заказчик, что позволило сократить расходы на послепродажное обслуживание и отходы пластин более чем на 500 000 долларов США в год. Теперь мы являемся эксклюзивным поставщиком оборудования для обработки полупроводниковых компонентов на станках с ЧПУ.

Хотите добиться такого же снижения затрат и повышения эффективности? Заполните требования к вашему проекту прямо сейчас, и мы разработаем для вас решение для обработки полупроводников с ЧПУ, которое поможет повысить эффективность производства.

Рисунок 4: Обработка крышки реакционной камеры на станке с ЧПУ

Сотрудничество с JS Precision: как успешно начать свой проект

Благодаря партнерству с JS Precision мы применяем профессиональные процессы, чтобы помочь вам успешно запустить проект по прецизионной обработке полупроводников на станках с ЧПУ и обеспечить его успешную реализацию.

Шаг 1: Четкое указание технических требований

Вы предоставляете нам чертежи с пояснениями к основным допускам, спецификациями материалов, требованиями к обработке поверхности и чистоте. Эта информация позволяет нам точно понимать требования и служит основой для дальнейшей работы.

Шаг 2: Воспользуйтесь нашей ранней инженерной поддержкой

Мы настоятельно рекомендуем связаться с нами на этапе проектирования. Наши инженеры проведут анализ DFM (проектирование с учётом технологичности) для оптимизации конструкции с целью снижения стоимости, повышения надёжности и предотвращения любых доработок, связанных с проблемами проектирования.

Шаг 3: Отлаженные процессы расчета стоимости и производства

У нас эффективная онлайн-система расчета стоимости и управления проектами. Весь процесс, от запроса до поставки, прозрачен и чётко отлажен. Вы можете отслеживать ход проекта в режиме реального времени, чтобы гарантировать своевременную поставку и качество деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой диапазон толерантности вы можете выдержать?

Общая возможность обработки полупроводниковых деталей с ЧПУ составляет ±0,005 мм, в то время как ключевые особенности могут реализовывать допуск ±0,002 мм и даже меньше для удовлетворения требований к точности основных компонентов полупроводникового оборудования.

В2: Есть ли у вас возможности для обработки и сборки в чистых помещениях?

Да, у нас имеются чистые помещения класса 1000 и выше , предназначенные исключительно для окончательной отделки и сборки компонентов станков с ЧПУ полупроводникового класса, чтобы гарантировать чистоту деталей.

В3: Как вы обеспечиваете низкий уровень газовыделения и чистоту деталей?

Полупроводниковые детали разработаны для низких показателей газовыделения и чистоты за счет использования материалов, совместимых с высоким вакуумом, специальных процессов очистки, таких как ультразвуковая и плазменная очистка, а также упаковки в условиях чистого помещения.

В4: Какие существуют варианты обработки поверхности?

Предлагаемые виды обработки поверхности включают электрополировку, пассивацию, а также твёрдое и традиционное анодирование. Все эти виды обработки соответствуют стандартам полупроводниковой промышленности по коррозионной стойкости и низкому газовыделению, адаптируясь к различным требованиям к деталям.

В5: Материалы предоставлены вами или поступают от клиента?

Любой из вариантов приемлем. Мы рекомендуем приобретать их для получения сертификатов полной прослеживаемости материалов, чтобы убедиться в соответствии происхождения материалов стандартам производства полупроводникового оборудования и избежать материального риска.

В6: Поддерживаете ли вы как мелкосерийное прототипирование, так и крупносерийное производство?

Полная поддержка. От быстрого создания прототипов до массового производства — наши услуги по обработке на станках с ЧПУ можно гибко адаптировать, гарантируя качество и эффективность как при проверке прототипов, так и при запуске в массовое производство.

В7: Есть ли у вас отраслевые сертификаты, такие как ISO 9001?

Да, наша компания сертифицирована по системе менеджмента качества ISO 9001:2015. Мы строго соблюдаем стандарты, применимые к полупроводниковой промышленности, и гарантируем качество на всех этапах – от процесса производства до готовой продукции.

В8: Что должны содержать мои проектные файлы, чтобы получить точную смету?

Необходимо предоставить подробные 2D/3D-чертежи , включая допуски, материалы, требования к обработке поверхности, годовую потребность, особые требования к чистоте и стандартам испытаний. Это послужит основой для более подробного коммерческого предложения.

Краткое содержание

Обработка полупроводников на станках с ЧПУ — это далеко не просто «металлообработка», а скорее « микроскопическое искусство точности », на котором зиждется производство полупроводников. Благодаря 12-летнему опыту, базовым технологиям и контролю на протяжении всего процесса, каждая деталь, обработанная на станках с ЧПУ JS Precision, является «эталоном точности», способным выдерживать экстремальные условия окружающей среды.

С JS Precision вы выбираете сотрудничество с профессионалами в области прецизионной полупроводниковой техники. Каждое сотрудничество — это начало повышения производительности при меньших затратах. Мы стремимся обеспечить вам бездефектные компоненты , соответствующие стандартам обработки на станках с ЧПУ для полупроводниковой промышленности, поскольку вместе мы способствуем развитию инноваций в области микросхем на протяжении поколений.

Действуйте прямо сейчас и загрузите чертежи деталей и технические требования на онлайн-платформу JS Precision. Вы получите мгновенное предложение в течение 60 секунд, включая профессиональную консультацию по DFM. Давайте начнём сотрудничество, чтобы помочь вам превратить ваши самые сложные конструкции в самые надёжные продукты.