浅聊半导体行业超精密加工
09-18-2025
  浅聊半导体行业超精密加工
  伴随中国半导体设备的发展,对于我们的加工要求越来越高,过去我们加工0.01mm的精度已经非常难了,但现在出现了很多零件加工,精度动不动要求几个um,在这种情况下很多时候,我们靠普通设备,只能通过人员的技术水平和经验,做出来,但很难进行稳定生产。也有很多朋友和客户在向老易咨询半导体行业的加工,怎么样满足半导体行业零件的超高精度要求。在这里面老易浅谈一下半导体的超精密加工。
  我们今天从人机料法环测六个维度分析,首先声明老易本人对于半导体行业接触也不是特点多,更多的是通过收集一些公共信息和对于一些加工认知写的,对的大家点个赞转发,错的大家私聊老易,给老易指出来。
  机:对于超精密加工来说,首先最重要的一定是机了。装备不行,我们水平再高也是巧妇难为无米之炊。所以设备非常重要,这里面的设备老易在网上找到了一个我也认为比较公正的文章。作为参考。这些设备应该都是半导体行业的超精密加工的设备。这些设备顺序不是排位,只是老易想到那就写到那里。
  1.Mikron Mill P系列品牌+GF+这里面包括P系列的三轴机和P系列的五轴机。在24小时甚至更长加工时间中,为确保加工工件达到优于5微米的高精度,机床则需要达到更高的精密性。采用高刚性、温度稳定的床身设计有效控制机床加工时的温度和温度变化,确保工件在长时间加工中变化小于±3µm。同时该品牌的五轴机的转台,有使用老易代理的德国派士乐五轴转台。
  2.德国罗德斯品牌:roeders 200年历史企业,家族6代企业传承,主要以超精密模具为主。大理石床身搭配直线电机和自己独有的控制系统,加工效率极高。罗德斯在欧洲为高速机之王,该设备在模具行业拥有大量的客户。
  3.瑞士菲尔曼机床品牌FEHLMANN 1930年的家族企业,发展战略以“专、细”为方向,为保证产品品质机床几乎所有环节(含主轴)都是以自己生产、研发、组装为主。
  4.德国科恩微精技术有限公司品牌:KERN独特大理石床身搭配静浮导轨及直线电机,保证机床定位精度2um,重复定位精度1um。这个设备实际上在华南使用不多,但在华南的一个超级大厂里面有很多。
  5.德国艾格索品牌exeron德国艾格索品牌以从模具放电及高端铣削为主。产品设计大胆前卫,床身采用高强度大理石龙门结构,大理石床身,线电机驱动完美机械力学性能,使加工工件达到最高精度和表面质量要求。另外这家公司的五轴机使用的转台,就是老易代理的德国派士乐的。
  6.牧野iQ系列品牌:makino iQ系列精密设备采用了先进的直线电机设计,0.005微米级光栅尺反馈和无与伦比的元器件温度控制。主轴:45000,为了确保使用不同刀具到达不同的加工表面质量的匹配性,iQ3系列机床集成了专有的牧野混合自动刀具长度测量系统(HyATLM),确保满足各种项目的需求!
  7.日本雅司达(亚斯达)品牌:YASDA亚斯达开发了YMC430微中心,消除了滚珠主轴并采用了直线电机。定位精度为0.1微米适用工件:光学模具、透镜模具、电池油料分离器模具、连接器模具、医用模具、冲头模具、塑料或硅胶模具、齿轮、透镜用小型模架等。部分型号禁售中国
  8.日本东芝UVM-450C品牌:toshiba东芝高速精密加工中心装载空气静压主轴,0.01μm的高精度进给结构,0.002μm高分解能力的直线光栅尺、高精度直线导轨和直线电驱动控制技术,是专门为光学配件加工机,半导体关联备件精密加工,超精密加工及其它,中小型液晶显示器用导光板模具加工
  9.日本碌碌微细加工机床品牌:ROKU-ROKU日本碌碌以“加工艺术家”为著称,在日本也称机王。多用于半导体、芯片等微孔、石墨等超精密加工。
  10.日本希村品牌HopHet希村超精密细微加工中心是1972年日本隐形冠军株式会社打造的品牌。机身采用水循环冷却结构大理石床身、三轴匹配直线电机,42000高转速,工件加工精度一直稳定2um,主要以半导体、光学模具行业为主。
  除了上面这10家外,我们的国内的设备也开始在超精密加工方面在进步和突破,如深圳朗恩精密的设备,也在超精密加工方面取得了突破。当然还有很多品牌也都在超精密加工领域里面有建树,这里面老易就不一一讲述。但不管怎么样,目前这些全球超精度的设备一般采用以下技术:
  1.床身采用大理石床身技术,矿物铸件的刚性,矿物铸件的吸震性,矿物铸件的热稳定性。
  2.采用直线电机,直线电机最大特点是其没有间隙,因此可以获得更高的运动精度。
  3.采用大量的冷却技术,解决温度对于机床部件的影响,不管是铸铁还是我们的大理石本质都会有变化,只是大与小的问题。
  4.采用高精度的光栅,一定是全闭环的。而且精度级别高于更多通用的级别。
  环:这个是指我们的加工环境,环境就包括温度、湿度、洁净度、振动等等。
  第一个是温度。
  对于我们的设备的使用环境都是有严格要求的,老易曾经前往一超精密车间,车间里面就有里面的米克朗设备和科恩设备,其设备都是放置在单独的恒温单元,并且采用了双玻璃。高精度设备除了自身的温度控制外,加工环境要求更高。
  第二个是地基
  我们很多企业会忽视对于地基的要求,老易同样参观过一家采购了德国的高精度设备,其为了给这台设备做地基,都用了几个月,为什么几个月呢,因为之前做出来的地基没有达到要求,造成了重作。对于地基不仅仅是承载能力、拉伸能力,还有隔振能力,需要将外部振动的隔断设备地基外。
  法:这个就是我们的工艺了。
  当我们的设备选择了,环境温度也控制好了,地基也严格按照了设备厂家要求,这个时候就是加工工艺了。实际上所有的高精度的产品加工时候,都不可以一次做好,都是需要很多次的加工和热处理,这个过程是为了将加工过程的材料变化,降到最低。所以如果您要做高精度的产品,一定要找到懂从事高精度产品加工的工艺人员。
  测:就是我们的测量。
  对于我们超精密加工时候,如果我们都没有办法测出来时候,那么我们怎么知道我们的是否合格,或者怎么优化。而这个测的级别就比我们的加工设备会更高。至少需要高一个级别,我们才有可能测出来的。而我们的测量的设备更需要考虑前面讲的环境。
  上面我们讲了机、环、法、测这个四个维度,另外的人和料同样也会制约我们是否能够保证达到精度,当然在料的方面,更多时候是客户指定出来的。我们必须严格按照要求进行。当我们的加工精度上到这个级别时候,可以每个要素都是需要钱的。要打造一个超精密加工,实际上需要用钱堆出来。