半導体産業 石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工

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なぜ石英ガラスの加工が難しいのか?


石英ガラスは高い耐圧強度を持ち、同時に高い硬さと脆さを示します。 表面の欠陥は、全体の材料強度に深刻な影響を与える可能性があります。

マイクロ流体デバイスのエッジクラックを防ぐことは重要です。なぜなら、これはマイクロ流体システム内で乱流を引き起こす可能性があるからです。したがって、通常はエッチングの後処理を行い、エッジクラックを除去するためにエッチングプロセス中にエッジクラックを除去するのにかかる時間とエネルギーが大きくなるほど、大きなエッジクラックがある場合があります。

 


 

☑️ 石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工の加工情報

 

 

 石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工の加工情報     

  材料

  石英ガラス

  特徴

  幅 1.5mm_長さ 15mm_微小チャンネル

  加工

  トロコイド研削  

  超音波ツールホルダ        

  HSKE40-R02-06

  加工パラメータ

  S 30,000rpm; F 500mm/min; Ap 0.5mm

  工具

  #400 & #800 Φ1mm 電鍍ダイヤモンド研削工具

 


HIT HSK-E40 超音波加工モジュールが石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工に使用されました
(図1. HIT HSK-E40 超音波加工モジュールが石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工に使用されました)


HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、マイクロ流体デバイスの製造に使用されます
(図2. HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、マイクロ流体デバイスの製造に使用されます)



 

石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工におけるHITの目標


HIT超音波支援加工技術の支援を受けて、目標は石英ガラスのトロコイド研削加工における微小チャンネル周りのエッジクラック寸法を削減することです。



 

超音波加工石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工の結果

 

石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工:ワークピースの品質

HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、#400および#800研削工具を使用して最大のエッジクラック寸法を削減しました
(図3. HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、#400および#800研削工具を使用して最大のエッジクラック寸法を削減しました)

 

  • オリジナルのプロセスでは、粗加工から仕上げまで#200、#400、および#800研削工具を使用する必要がありました。 HIT超音波を使用すると、#800研削工具だけを使用して顧客の要求するワークピース品質を達成できます。

  • HIT超音波を使用すると、高周波の微小振動が研削力を減少させました(同じ加工パラメータの場合) 最大のエッジクラック寸法は、#400研削工具を使用して超音波なしの場合よりも1倍小さかった(0.182mmから0.094mm)。

  • (同じ加工パラメータの場合)HIT超音波を使用すると、#800研削工具を使用して最大のエッジクラック寸法をさらに小さくすることができます(0.059mmまで)。対照的に、超音波なしでは最初のスロットでツールが破損したため、加工プロセスを完了できませんでした。




HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、最大のエッジクラック寸法を削減し、ワークピース品質が2倍向上しました
(図4. HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、最大のエッジクラック寸法を削減し、ワークピース品質が2倍向上しました)



 

石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工:工具寿命

HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、より良い粒子フラッシングをもたらし、ツールに粒子が蓄積するのを防ぎます
(図5. HIT超音波支援石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、より良い粒子フラッシングをもたらし、ツールに粒子が蓄積するのを防ぎます)

 

  • HIT超音波を使用すると、ツールは常にワークピースから持ち上げられ、切削液の簡単な流入が可能になりました。 より良い粒子フラッシングにより、ツールが深刻な材料の詰まりを防ぎました。 これによりツール摩耗が減少し、ツールとワークピースとの摩擦も軽減され、研削力が制御および減少するのに役立ちました。

  • (同じ加工パラメータの場合)超音波なしでは、ツールは常にワークピースと接触しており、粒子のフラッシングが難しかったです。 ツールの両側と底には大量の粒子が蓄積していました。 これにより、ツールの研削能力が低下し、研削力が増加しました。 これはワークピースの品質に影響を与えるだけでなく、深刻なツール摩耗を引き起こしました。





 

HIT超音波加工技術の石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工の成果



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石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工:産業応用



石英ガラスの微小チャンネルトロコイド研削加工は、半導体電子モバイル、および医療機器産業で応用されており、特にマイクロ流体デバイスに使用されています。


石英ガラスは優れた電気絶縁性を持ち、極めて高濃度の塩酸を含むあらゆる種類の酸に対して不活性ですが、フッ化水素酸を除きます。 この材料は高い耐圧強度を有していますが、同時に高い硬さと脆さも示しています。 表面の欠陥が全体の材料強度に深刻な影響を与える可能性があります。

マイクロ流体デバイスは、マイクロチャンネルネットワーク内で気体と液体を制御し、分配し、操作する特殊なデバイスです。 これにより、少量のサンプル処理でエネルギー消費を削減し、反応と分析のためのプロセス時間を短縮し、半導体製造実験の精度と柔軟性を向上させるのに役立ちます。 

ただし、石英ガラスの高い硬さと脆さのため、石英ガラスの微小チャンネルトロコイダ研削加工のリスクは、マイクロチャンネル周りの大量の欠けやエッジクラックにあります。 製品のエッジクラックの防止は重要であり、これはマイクロ流体システム内で乱流を引き起こす可能性があります。 したがって、通常はエッチングの後処理を行い、エッジクラックを除去するためにエッチングプロセス中にエッジクラックを除去するのにかかる時間が大きくなるほど、大きなエッジクラックがある場合があります。

その時にHITの超音波加工モジュールが助けになりました! HITは先進材料の加工に包括的なソリューションを提供しています。 HITの超音波加工技術の協力を得て、クライアントは処理時間を短縮しようとする中で品質の低いワークピースについて心配するのをやめました。 加工効率は大幅に向上し、ワークピースの品質と工具寿命の安定性も向上します。 HITは、クライアントに要件に合わせるだけでなく、さらなる良い結果を達成することを保証します!


 

💡 セラミック材料のHIT超音波加工についての紹介