半導體 氧化鋁(Al2O3)陶瓷 : M2內螺牙加工

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氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：加工痛點

氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide，Al₂O₃）良好的耐化學性及熱穩定性，使它廣泛地被應用在半導體製程中（如蝕刻、薄膜等），作為關鍵製程零件之材料，如陶瓷靜電吸盤（ESC，E-chuck，ceramic Electrostatic Chuck）、陶瓷showerheads、陶瓷CEL、陶瓷噴嘴、噴頭等。

然而，氧化鋁陶瓷的高硬脆性特質為許多加工業者帶來極大的挑戰。尤其針對極小尺寸（如M2）的內螺牙特徵，在傳統CNC加工過程中，過大的切削阻力（cutting force）以及刀具在加工時連續性接觸工件，都會加速、加劇刀具磨耗的狀況。隨著螺紋深度增加，內螺牙大徑越來越小，最後導致螺絲無法完全鎖固，將嚴重影響最終產品品質。


 

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☑️ 氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide，Al₂O₃）加工資訊

 

	氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide，Al2O3）加工資訊
材料	99.7% 氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide, Al2O3）
特徵	M2 x 0.4mm_螺紋深度4mm_內螺牙
工法	內螺牙加工
超音波刀把	HSKE40-R02-06
機台轉速	30,000 rpm

刀具選用	Resmo RNA-DIA-M2-K8-#325  單牙刀

 

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(圖1. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工)




(圖2. 漢鼎超音波輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工工件特徵完整)



 

【漢鼎超音波】氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：測試目標 

針對氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide，Al₂O₃）的超音波輔助M2內螺牙加工測試，目標為在CNC機台上，使用單牙刀，在氧化鋁陶瓷材料上，加工出極小尺寸M2內螺牙特徵。



 

【漢鼎超音波】氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：加工結果

 

氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：加工效率

(圖3. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工, 每銑一牙的加工效率提升8倍)

 

• 在固定每轉進給的情況下，搭配漢鼎超音波，相較原刀具商建議參數，轉速及進給率皆可提高3倍以上。
  • 首先，轉速從10,000rpm提升至30,000rpm，進給率從20mm/min提升至60mm/min。
  • 在後續的測試過程中，漢鼎發現加工速度仍可再提高。因此提高了每轉進給，最後，進給率從原先的20mm/min提升至300mm/min，為原刀具商建議參數之15倍。
• 使用漢鼎超音波，有效在高速工法下，幫助降低切削阻力，完成一孔內螺牙僅需原本加工時間（無超音波）的1/8，且內螺牙特徵完整，在高效率加工下，維持工件品質。

 

氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：工件品質

(圖4. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工, 內螺牙特徵完整, 螺絲可完全鎖入內螺牙孔內)

 

• 使用漢鼎超音波輔助加工，有效降低切削阻力，且加工時，刀具間接性接觸工件，有效降低切削熱，實現高速工法加工（提高3倍轉速與15倍進給率）下，仍維持氧化鋁陶瓷M2內螺牙特徵之完整性。
• （相同參數配置下）在無超音波的情況下加工，因切削阻力大，且加工時，刀具連續性接觸工件，容易累積大量切削熱，造成刀具磨耗嚴重，隨螺紋深度越深，內螺紋大徑逐漸變小，最後導致測試螺絲無法完全鎖入內螺牙。

 

氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：刀具壽命

(圖5. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工, 每支刀可完成6孔M2內螺牙加工, 而無超音波僅完成1孔)




(圖6. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助氧化鋁Aluminum Oxide陶瓷M2內螺牙加工, 刀具壽命提升6倍)

 

• 為呈現超音波輔助加工之最佳效益，配合超音波優化後的加工參數為原參數的3倍轉速以及15倍進給率，同時作為加速刀具壽命測試。
• 在相同參數配置下，搭配漢鼎超音波，每支刀可完成6孔完整特徵之M2內螺牙特徵；相較無超音波，在高速工法下，每支刀僅能完成1孔，且因刀具已出現明顯咬痕，磨耗嚴重，導致M2內螺牙特徵不完整，測試螺絲無法完全鎖入。
• 使用漢鼎超音波輔助加工，刀具壽命提升6倍。

 

【漢鼎超音波】氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：超音波效益

🕜 加工效率 - 提升8倍 
📈 工件品質 - M2內螺牙特徵完整 
⚙️ 刀具壽命 - 提升6倍


 

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氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙加工：產業應用

氧化鋁（Aluminum Oxide，Al₂O₃）陶瓷M2內螺牙特徵經常應用在半導體產業，特別用作製程中關鍵零組件之材料，如氧化鋁陶瓷靜電吸盤（ESC，E-chuck，ceramic Electrostatic Chuck），產品採用高密度多孔性陶瓷層，確保晶圓在切割過程中，吸附力分布平均，並透過高精度加工處理，維持絕佳孔品質與平面度。


氧化鋁陶瓷（Aluminum Oxide，Al₂O₃）良好的耐化學性及熱穩定性，使它廣泛地被應用在半導體製程中（如蝕刻、薄膜等），作為關鍵製程零件之材料，如陶瓷靜電吸盤（ESC，E-chuck，ceramic Electrostatic Chuck）、陶瓷showerheads、陶瓷CEL、陶瓷噴嘴、噴頭等。

其中陶瓷靜電吸盤為一半導體關鍵零組件，主要用於晶圓切割製程中，將晶圓穩定吸附在靜電吸盤上，一般採用高密度多孔性陶瓷層，產品的吸附力分布對於晶圓切割時的穩定度至關重要，會直接影響整體製程及產品良率。


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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