半導體 碳化矽(SiC)：PCD微鑽孔加工

🕜 加工效率 - 提升2.5倍，啄鑽量 (Q值) 提升4倍 | 📈 鑽孔品質 - 提升1.8倍，脆裂邊減小 | ⚙️ 刀具磨耗 - 減少3.2倍，良好排屑機制與鑽削阻力降低
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碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：加工痛點



碳化矽（Sintered SiC）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。尤其針對較特殊的鑽孔特徵，若沒有適當控制切削阻力或良好的排屑機制，容易加速、加劇刀具的磨耗，造成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（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工資訊

 
    碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工資訊          
  材料   碳化矽（Sintered SiC）
  *材料硬度 : HV2800
  *材料固定 : 使用蜜蠟將工件黏附於鋁材上
  特徵   Φ0.4 x 4mm (盲孔)
  *徑深比 10x
  超音波刀把   HSKE40-R02-06  
  超音波工法與參數   　     超音波功率 10%
  [定位鑽] S 8,000rpm _ F 1mm/min _ G83 _ 
                Q 0.01mm _ 鑽深 0.5mm
  [主鑽] S 8,000rpm _ F 1mm/min _ G83 _ 
             Q 0.04mm _ 鑽深 4mm
 
  *加工時間 : 7.2分 /每孔
  刀具選用   OSG MXD Φ0.4mm PCD鑽頭

 
漢鼎HSKE40超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工
(圖1. 漢鼎HSKE40超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工)



 

【漢鼎超音波】碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：測試目標 


針對碳化矽（Sintered SiC）的超音波HSKE40模組輔助PCD微鑽孔（盲孔）加工測試，目標為在提升整體加工效率，同時維持良好鑽孔品質並降低刀具磨耗，延長刀具壽命。




 

【漢鼎超音波】碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：加工結果

 

碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：加工效率

使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 定位鑽製程即可開啟超音波
(圖2. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 定位鑽製程即可開啟超音波)


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 主鑽製程中的啄鑽量-Q值可提升4倍, 達到整體加工效率的提升
(圖3. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 主鑽製程中的啄鑽量-Q值可提升4倍, 達到整體加工效率的提升)

 
  • 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽微鑽孔加工製程，搭配PCD鑽頭，在高頻率微振動下，幫助降低鑽削阻力。
  • 在主鑽製程中，啄鑽量（Q值）可提升4倍（從0.01提升至0.04mm），使整體加工效率提升2.5倍，加工時間從每孔18.3分鐘，縮短至每孔7.2分鐘。


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 幫助縮短每孔加工時間, 整體加工效率提升2.5倍
(圖4. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 幫助縮短每孔加工時間, 整體加工效率提升2.5倍)



 

碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：鑽孔品質

使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 加工參數優化後, 顯微鏡下脆裂邊尺寸極小
(圖5. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 加工參數優化後, 顯微鏡下脆裂邊尺寸極小)


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 每孔脆裂邊尺寸均小於5µm
(圖6. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 每孔脆裂邊尺寸均小於5µm)

 
  • 使用漢鼎超音波，鑽削阻力的降低，使整體鑽孔製程更加穩定。
  • 在加工效率提升2.5倍下，相較無超音波（使用相同參數配置－Q 0.04mm），完成25孔鑽孔．平均脆裂邊尺寸減小1.8倍，整體鑽孔品質提升近2倍。


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 平均脆裂邊尺寸減小, 整體鑽孔品質提升1.8倍
(圖7. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 平均脆裂邊尺寸減小, 整體鑽孔品質提升1.8倍)



 

碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：刀具壽命

使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具靜點處觀察, 完成25孔加工後, 後刀面磨耗遠小於無超音波
(圖8. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具靜點處觀察, 完成25孔加工後, 後刀面磨耗遠小於無超音波)


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具前刀面觀察, 完成25孔加工後, 陶瓷積屑量遠小於無超音波
(圖9. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具前刀面觀察, 完成25孔加工後, 陶瓷積屑量遠小於無超音波)


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具後刀面觀察, 完成25孔加工後, 陶瓷積屑量遠小於無超音波
(圖10. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 從刀具後刀面觀察, 完成25孔加工後, 陶瓷積屑量遠小於無超音波)


使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 後刀面磨耗寬度VB皆遠小於無超音波
(圖11. 使用漢鼎超音波模組輔助優化碳化矽SiC陶瓷PCD微鑽孔加工, 後刀面磨耗寬度VB皆遠小於無超音波)

 
  • 使用漢鼎超音波，高頻率微振動的切削機制，使切削液更易流入，排屑過程更順暢。
  • 良好的排屑機制，以及鑽削阻力的降低，在加工效率提升2.5倍下，相較無超音波（使用相同參數配置－Q 0.04mm），刀具磨耗量減少3.2倍，有效延長刀具壽命。





 

【漢鼎超音波】碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：超音波效益



🕜 加工效率 - 提升2.5倍，啄鑽量 (Q值) 提升4倍
📈 鑽孔品質 - 提升1.8倍，脆裂邊減小
⚙️ 刀具磨耗 - 減少3.2倍，良好排屑機制與鑽削阻力降低


 

碳化矽（Sintered SiC）PCD微鑽孔加工：產業應用



碳化矽（Sintered SiC）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）等。


碳化矽（Sintered 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，其孔洞品質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整體加工製程效率，同時減小脆裂邊尺寸，達到鑽孔品質的提升；良好的排屑機制與鑽削阻力的降低，幫助大幅減少刀具磨耗，有效延長刀具壽命，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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