半導體 碳化矽(SiC) : 微鑽孔加工

搭配超音波使用優化後參數， 📈 鑽孔品質 - 減小脆裂邊，提升1.5倍 | ⚙️ 刀具壽命 - 延長3倍
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碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：加工痛點



碳化矽（SiC, Silicon Carbide）材料的硬度僅次於金剛石和碳化硼，具高硬度及高耐磨性。碳化矽材料在化學、機械上性能穩定，其低耗能、高功率、耐高溫、耐腐蝕及耐磨耗的特性，使其成為熱門的第三代半導體材料之一。

在半導體相關製程（如蝕刻、薄膜等），常使用碳化矽作為製程腔體內精密零組件（如showerheads、基板等）的材料。

然而，碳化矽的高硬度材料特性為許多加工業者帶來極大的挑戰。尤其針對小孔徑的微細鑽孔特徵，若沒有適度控制鑽削時的推力（thrust force）和扭矩（torque），容易造成工件鑽孔出現嚴重脆裂邊（edge-cracks），若是用作半導體製程精密零件，恐影響到整個晶圓製程的產品良率。


 

☑️ 碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工資訊

 
    碳化矽（Silicon Carbide，SiC）加工資訊          
  材料   碳化矽（Silicon Carbide, SiC）
  特徵   Φ0.3 x 5.5mm (盲孔)
  *徑深比 18x
  工法   微鑽孔加工  
  超音波刀把   　     HSKE40-R01-06
  參數優化   S 12,000rpm; F 1mm/min; Q 0.02mm



 
漢鼎超音波輔助碳化矽SiC微鑽孔加工工件
(圖1. 漢鼎超音波輔助碳化矽SiC微鑽孔加工工件)



使用漢鼎HSK-E40超音波模組輔助加工碳化矽SiC微鑽孔加工
(圖2. 使用漢鼎HSK-E40超音波模組輔助加工碳化矽SiC微鑽孔加工)



漢鼎超音波輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 高頻率微振動有效降低切削阻力
(圖3. 漢鼎超音波輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 高頻率微振動有效降低切削阻力)



 

【漢鼎超音波】碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：測試目標 


針對碳化矽（Silicon Carbide，SiC）的超音波輔助微鑽孔（盲孔）加工測試，目標為在效率與刀具壽命穩定的情況下，降低脆裂邊大小，提升工件鑽孔品質。



 

【漢鼎超音波】碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：加工結果

 

碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：鑽孔品質

使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔盲孔加工, 幫助降低脆裂邊大小, 提升鑽孔品質
(圖4. 使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔盲孔加工, 幫助降低脆裂邊大小, 提升鑽孔品質)



使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 脆裂邊大小減小1.5倍
(圖5. 使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 脆裂邊大小減小1.5倍)

 
  • 使用漢鼎超音波，高頻率的微振動幫助降低切削阻力。針對硬脆材料微鑽孔加工，提供刀具Z軸方向高頻率微振動敲碎材料。除了更容易移除材料之外，也更好排屑，有效減小1.5倍的脆裂邊大小（從0.035mm減小至0.023mm）。



 

碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：刀具壽命


使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔盲孔加工, 有效降低刀具磨耗, 完成9孔加工後, 刀具未達嚴重磨耗程度, 仍可繼續加工
(圖6. 使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔盲孔加工, 有效降低刀具磨耗, 完成9孔加工後, 刀具未達嚴重磨耗程度, 仍可繼續加工)

 
  • 切削阻力的降低，使刀具更容易移除材料。加工時，刀具類似啄鑽的反覆提刀，間接性接觸工件，更容易讓切削液進入幫助排屑，大幅降低刀具磨耗，在完成9孔徑深比18倍的微鑽孔加工後，刀具未達嚴重磨耗程度，仍可繼續加工，相較無超音波，有效延長3倍刀具壽命。



使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 刀具壽命延長3倍
(圖7. 使用漢鼎超音波HSKE40模組輔助碳化矽SiC微鑽孔加工, 刀具壽命延長3倍)





 

【漢鼎超音波】碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：超音波效益



搭配超音波使用優化後參數，
📈 鑽孔品質 - 減小脆裂邊，提升1.5倍
⚙️ 刀具壽命 - 延長3倍


 

碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔加工：產業應用



碳化矽（Silicon Carbide，SiC）微鑽孔特徵經常應用在半導體產業，特別是用在一些半導體製程中（如蝕刻、薄膜等），作為晶圓代工業關鍵零組件之材料，如SiC showerheads、SiC靜電吸盤（ESC，E-Chuck，Electrostatic Chuck）、SiC晶圓座等。


碳化矽（Silicon Carbide，SiC）的莫氏硬度約為9，僅次於金剛石和碳化硼，具高硬度及高耐磨性。碳化矽材料在化學、機械上性能穩定，其低耗能、高功率、耐高溫、耐腐蝕及耐磨耗的特性，使其成為熱門的第三代半導體材料之一。

在半導體相關製程（如蝕刻、薄膜等），常使用碳化矽作為製程腔體內精密零組件（如showerheads、基板、靜電吸盤、晶圓座等）的材料。由於半導體產業重視製程及產品品質的穩定性與高良率，因此製程中的關鍵零組件，像是showerheads，此種產品因佈滿密集孔洞，可將外部的反應氣體或流體均勻散佈於晶圓上，其孔洞品質及排列配置對於維持製程及產品品質的高良率而言至關重要。


漢鼎智慧科技的超音波加工模組為新材料的加工帶來全新的解決方案！漢鼎的超音波輔助加工技術可以達到有效提升加工效率，節省整體加工時間，同時在擁有穩定的工件品質下，提升刀具壽命，為客戶降低整體生產成本。不僅符合客戶端需求之標準，更能為客戶創造出多重價值！



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