半導體 石英玻璃(Quartz Glass) : 微流道擺線加工

🕜 加工效率 - 減少加工道次，降低整體製程時間 | 📈 工件品質 - 最大脆裂邊減小2倍 | ⚙️ 刀具壽命 - 大幅減少刀具積屑
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石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：加工痛點



石英玻璃（Quartz glass）的熱膨脹係數小，耐高溫，即便處在溫度劇烈變化的環境下，仍能維持其材料的穩定性。且石英玻璃的化學特性極其安定，是良好的耐酸材料，即使是濃度極高的酸性化學藥物，也不易受到侵蝕。石英玻璃抗壓強度高，但同時也因此具備了高硬度、易脆等特性。

石英玻璃微流體元件運用於製程實驗或測試中，可幫助降低能源消耗，同時降低製程實驗與測試成本。然而，針對石英玻璃這樣的硬脆性材料，若加工時的切削阻力過大，微小特徵的工件上容易出現大量脆裂邊，而導致微流道系統有紊流的現象。因此一般加工後，需要透過蝕刻後處理去除微流道周圍的脆裂邊，脆裂邊越大，蝕刻處理時間就越長，不但耗費工時，也耗費能源。

 

☑️ 石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工資訊

 
    石英玻璃（Quartz Glass）加工資訊          
  材料   石英玻璃（Quartz Glass）
  特徵   槽寬 1.5mm_長 15mm_微流道
  工法   擺線加工  
  超音波刀把   　     HSKE40-R02-06
  加工參數   S 30,000rpm; F 500mm/min; Ap 0.5mm        
  選用刀具              #400 & #800 Φ1mm 電著磨棒                           

 
使用漢鼎HSK-E40超音波模組輔助石英玻璃微流道擺線加工
(圖1. 使用漢鼎HSK-E40超音波模組輔助石英玻璃微流道擺線加工)


漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工工件
(圖2. 漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工工件)


 

【漢鼎超音波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：測試目標 



針對石英玻璃（Quartz Glass）的超音波輔助微流道擺線加工測試，目標為透過超音波輔助擺線加工機制，減小工件微流道特徵之脆裂邊大小，在提升加工效率下，降低生產成本。





 

【漢鼎超音波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：加工結果 

 

石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：工件品質

漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工, 大幅減小脆裂邊, 僅使用#800磨棒加工即可達到客戶品質要求
(圖3. 漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工, 大幅減小脆裂邊, 僅使用#800磨棒加工即可達到客戶品質要求)

 
  • 原製程須使用#200、#400、#800磨棒從粗加工到精加工，搭配漢鼎超音波，僅使用#800磨棒即可達到客戶品質要求，減少加工道次，幫助提升整體製程加工效率。
  • 使用漢鼎超音波輔助擺線加工，高頻率微振動幫助降低切削阻力，（相同加工參數配置）在使用#400磨棒加工下，相較無超音波，最大脆裂邊尺寸可減小1倍；相同加工參數配置）在使用#800磨棒加工下，無超音波在加工第一槽時，刀具斷刀，無法完成加工，而搭配漢鼎超音波，脆裂邊可進一步再減小，最大脆裂邊尺寸最多可減小2倍。



使用漢鼎HSK-E40模組輔助石英玻璃微流道擺線加工, 相較無超音波, 使用#400磨棒加工可減小1倍的脆裂邊大小, 使用#800磨棒加工可進一步減小2倍的脆裂邊大小
(圖4. 使用漢鼎HSK-E40模組輔助石英玻璃微流道擺線加工, 相較無超音波, 使用#400磨棒加工可減小1倍的脆裂邊大小, 使用#800磨棒加工可進一步減小2倍的脆裂邊大小)




 

石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：刀具壽命

漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工, 幫助降低切削阻力, 改善磨棒積屑問題, 有效降低刀具磨耗
(圖5. 漢鼎超音波輔助石英玻璃微流道擺線加工, 幫助降低切削阻力, 改善磨棒積屑問題, 有效降低刀具磨耗)

 
  • 使用漢鼎超音波輔助擺線加工，高頻振動下，加工時，刀具反覆提刀，使切削液更容易流入，幫助排屑，刀具不易積屑；除了降低刀具磨耗之外，也減少與工件的摩擦，有效控制並降低切削阻力。
  • 在相同參數配置的無超音波加工下，刀具連續接觸工件，不易排屑，且容易出現材料回填的狀況，造成磨棒嚴重積屑，切削力減弱，加工時刀具擠壓材料，導致切削阻力增加，不僅影響工件品質，刀具也會嚴重磨耗。





 

【漢鼎超音波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：超音波效益 



🕜 加工效率 - 減少加工道次，降低整體製程時間
📈 工件品質 - 最大脆裂邊減小2倍
⚙️ 刀具壽命 - 大幅減少刀具積屑

 

石英玻璃（Quartz Glass）微流道擺線加工：產業應用



石英玻璃（Quartz Glass）微流道（Micro-channels）特徵應用在半導體、電子及生醫產業，特別是用作微流體元件（Microfluidic Devices）系統。


石英玻璃（Quartz glass），如同名字一般，是一種成分只含二氧化矽（SiO2）的特種玻璃，經常也被稱作熔融石英（fused quartz）。由於石英玻璃熱膨脹係數小，耐高溫，即便處在溫度劇烈變化的環境下，仍能維持其材料的穩定性。且石英玻璃的化學特性極其安定，是良好的耐酸材料，即使是濃度極高的酸性化學藥物，也不易受到侵蝕。石英玻璃抗壓強度高，但同時也因此具備了高硬度、易脆等特性。

由於石英玻璃具備良好的光穿透特性，不僅限於可視光，從紫外線到紅外線範圍的波長光，都能表現出很好的穿透性。這樣的特性使得石英玻璃在光學產業中，作為光學陀螺儀、稜鏡、鏡片等的理想材料。另外，石英玻璃的耐熱、耐酸、抗壓等優良特性，也讓它廣泛地被應用在半導體產業的許多製程中，像是清洗時用的石英清洗槽、擴散時用的石英擴散管、固定用的石英環，以及微流體元件等。

其中，石英玻璃微流體元件運用於製程實驗或測試中，微流道的設計可幫助減少液體溶劑的使用量，有效降低能源消耗，同時縮短化學液體的反應與分析時間，幫助降低製程實驗與測試成本。然而，針對石英玻璃這樣的硬脆性材料，若加工時的切削阻力過大，微小特徵的工件上容易出現大量脆裂邊，而導致微流道系統有紊流的現象。


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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