
近年来,随着半导体行业的爆发,半导体设备用精密陶瓷的加工也变得越来越重要。为达到所需的加工精度,对于不同的陶瓷部件结构选择不同的加工方法尤为重要。今天小编给大家介绍先进陶瓷具体有哪些常见的加工方法及其优缺点,并谈一下先进陶瓷加工技术的发展趋势。
一、先进陶瓷常见加工方法
(1)磨削工艺:通过金刚石磨轮与工件摩擦进行打磨,主流方式包括平面磨、内外圆磨及数控工具磨。
优势:工艺成熟,适合平面、内外圆等简单形状;
劣势:刀具磨损快,如砂轮/金刚石磨棒;复杂3D形状难加工;数控工具磨因尖砂轮易损,仅限小磨削量零件。

图 半导体用精细陶瓷零件加工(源:圣普派工业)
(2)铣磨工艺:通过砂轮旋转切入工件产生切屑,类似金属加工中心,更换陶瓷专用刀具,如CBN砂轮。
优势:设备普及,操作简单;
劣势:精度低(±10μm以上),刀具寿命短(200小时加工单面孔)。
(1)激光加工:高能激光束汽化或熔化材料进行去除;
应用:切割、打孔、微结构成型,如流道槽、凸点;
优势:无应力、精度高(±1μm),适合复杂形状;
案例:12寸氧化铝静电吸盘凸点加工,激光成型+洗磨精加工,效率从1800分钟缩短至276分钟,精度达±1μm。

图半导体用陶瓷零部件加工(源:圣普派工业)
(2)电火花加工(EDM):利用高频脉冲放电产生高温电火花;
应用:导电陶瓷(如碳化硅)的薄壁、深孔、窄缝加工;
优势:无切削力,避免崩裂;成本低,仅电费+铜电极;
案例:0.45mm多晶硅喷淋盘微孔加工,电火花预孔+PCD精加工,效率提升50%,刀具寿命延长20倍。
(1)超声:利用超声波辅助材料去除和表面处理;
(2)抛光:提升表面质量和平整度。
单一工艺存在局限性,需根据零件特性组合工艺,如:
(1)流道盘加工:激光粗成型(52小时)+洗磨精加工(10小时),总耗时62小时(传统磨削需200小时/面);
(2)多晶硅喷淋盘:电火花预孔+PCD精加工,入口/出口偏差问题解决,效率提升50%。
二、未来趋势
未来设备将集成激光、EDM、CNC磨削功能,如复合加工中心,结合AI闭环补偿技术,通过数据积累优化工艺参数,如磨削温度、激光功率,解决陶瓷加工参数分散问题。

图源:卡贝尼
行业服务模式转变:设备厂商需提供“设备+刀具+工艺参数+工装”全套解决方案。例如,凝华提出“销售生产能力”理念,确保客户购机后能稳定加工合格零件,而非仅交付硬件。
随着半导体器件向1纳米节点推进,陶瓷零件精度将挑战亚微米级,如凸点直径±0.5μm。激光加工因可调谐性强(激光器、光束参数优化),将成为主流;同时,AI辅助工艺规划将加速技术迭代。
未来,复合加工中心与AI技术的融合,将进一步推动陶瓷加工向高效、高精度、低成本迈进。
参考来源:(1)北京凝华科技有限公司;(2)网络公开资料整理。


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