半导体 氧化铝(Al2O3)陶瓷 : 深钻孔薄壁加工

🕜 加工效率 - 提升2.1倍 | 📈 钻孔质量 - 稳定 | ⚙️ 刀具寿命 - 提升5倍
  • 加工困难点
  • 加工实际成效
  • 用途与产业应用
  • 回列表

氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：加工痛点



氧化铝陶瓷的高硬脆性特质为加工行业带来了极大挑战。尤其是在深孔薄壁特征的加工中，如果钻削时无法有效控制推力（thrust force）和扭矩（torque），很容易导致边缘脆裂（edge-cracks）和次表面裂纹（subsurface damages）。

由于深孔薄壁特征孔壁厚度仅为0.2mm，脆裂边的扩大将直接影响孔壁的质量，甚至导致钻孔崩裂。同时，由于10.5倍径深比的深孔特征以及通孔设计，切削阻力过大可能会导致加工过程中刀具过度挤压材料，最终产生喇叭孔或锥孔（conical holes），严重影响钻孔质量。

 
 

☑️ 氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：加工信息

 
    氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：加工信息          
  材料   99.7% 氧化铝陶瓷（Aluminum Oxide, Al2O3）
  特征   Φ2 x 21mm (通孔)_孔壁厚约0.2mm
  *径深比 10.5x
  超声波刀柄   　     HSKE40-R02-06
  机台转速   6,000 ~ 8,000 rpm


 
使用汉鼎HSKE40超声波模组辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工工件
(图1. 使用汉鼎HSKE40超声波模组辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工工件)


使用汉鼎HSKE40超声波模组辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工
(图2. 使用汉鼎HSKE40超声波模组辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工)



 

【汉鼎超声波】氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：测试目标


测试目标是通过汉鼎超声波辅助加工技术，在进行10.5倍径深比且孔壁厚度仅为0.2mm的深钻孔薄壁加工时，验证超声波的加工效益。




 

【汉鼎超声波】氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：加工结果

 

氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：加工效率

使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 每孔加工时间缩短为原来的50%, 加工效率提升2.1倍
(图3. 使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 每孔加工时间缩短为原来的50%, 加工效率提升2.1倍)

 
  • 通过汉鼎超声波辅助加工，在进给率固定的条件下，Q值从0.08mm提升至0.2mm，对钻孔质量无显著影响。
  • Q值的提升使每孔加工时间从原先的15分钟缩短至7分钟，加工效率提升2.1倍，同时确保钻孔质量稳定。



 

氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：钻孔质量

使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 高速工法下, 孔径质量稳定
(图4. 使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 高速工法下, 孔径质量稳定)


使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 有效抑制喇叭孔/锥孔现象
(图5. 使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 有效抑制喇叭孔/锥孔现象)

 
  • 汉鼎超声波辅助加工技术通过高频微振动有效降低切削阻力，使钻孔质量在Q值从0.08mm提升至0.2mm后依然保持稳定。
  • 在高速加工模式下，有效抑制了喇叭孔和锥孔的产生。



 

氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：刀具寿命

使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 在Q值0.08和Q值0.2条件下刀具磨损状况无显著差异
(图6. 使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 在Q值0.08和Q值0.2条件下刀具磨损状况无显著差异)


使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 高速工法下, 刀具寿命延长5倍
(图7. 使用汉鼎超声波辅助氧化铝陶瓷深钻孔薄壁加工, 高速工法下, 刀具寿命延长5倍)

 
  • 当Q值从0.08mm提升至0.2mm时，无超声波条件下，刀具仅能钻5孔即断裂。
  • 使用汉鼎超声波辅助加工后，刀具磨损状况在显微镜下无显著差异，钻孔质量保持稳定，刀具可完成25孔，寿命延长5倍。




 

【汉鼎超声波】氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：超声波效益



🕜 加工效率 - 提升2.1倍
📈 钻孔质量 - 稳定
⚙️ 刀具寿命 - 提升5倍

 

氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）陶瓷深钻孔薄壁加工：产业应用



氧化铝陶瓷（Aluminum Oxide，Al2O3）深钻孔薄壁特征广泛应用于半导体产业，特别是在一些特殊制程中的高精密关键零组件，如氧化铝陶瓷喷嘴（ceramic nozzles）、喷头等。


氧化铝陶瓷具有卓越的耐化学性和热稳定性，因此在半导体制程（如蚀刻、薄膜等）中被广泛应用，作为陶瓷静电吸盘（ESC，E-chuck，ceramic Electrostatic Chuck）、陶瓷showerheads、陶瓷CEL、陶瓷喷嘴和喷头等关键零件的材料。

在一些特殊的酸洗制程中，这些深孔特征的陶瓷喷嘴和喷头用于将化学气体或流体均匀注入晶圆表面，而注入器的气体或流体流量、喷洒均匀度直接影响整体制程的良率，因此客户对深孔特征的孔径和孔壁质量有着极高的要求。


汉鼎智慧科技的超声波加工模组为新材料加工提供了全新的解决方案。汉鼎的超声波辅助加工技术显著提升了加工效率，缩短整体加工时间，同时在确保工件质量的前提下延长刀具寿命，从而降低整体生产成本。不仅满足客户的高标准需求，还为客户创造了多重价值。



💡 了解更多汉鼎超声波加工应用案例


💡 汉鼎超声波辅助加工先进材料的相关介绍