半導體 石英玻璃(Quartz Glass): 微鑽孔加工

使用漢鼎超音波輔助加工,鑽孔品質穩定,即使在完成2100個鑽孔後,孔徑品質依然維持高度穩定,並有效降低脆裂邊。在偏光應力儀的檢測下,同樣顯示無內部應力殘留。
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 ☑️石英玻璃(Quartz Glass)微鑽孔加工: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。

石英玻璃微孔元件廣泛運用於半導體、生醫檢測或光學設備中,精準的微孔洞可幫助提升微流體控制的精準度與元件效能。然而,針對石英玻璃這樣的硬脆性材料,進行微鑽孔加工時,若向下的鑽削阻力過大,孔洞邊緣及孔壁(特別是出孔處)極易出現大量微崩邊與脆裂,導致孔徑變形或影響整體結構強度。因此一般加工後,需要透過繁複的蝕刻後處理來去除孔洞周圍的脆裂邊,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)微鑽孔加工:加工資訊 

 
石英玻璃微鑽孔 加工資訊
  材料   石英玻璃
  特徵   Φ0.44 x L4.5 mm (盲孔)
  工法   微鑽孔加工
  選用機台   陀飛輪 DB-5H
  超音波刀把   HIT HSK-E32 SK06
  選用刀具   歐鑽科技 Φ 0.4mm PCD鑽頭


(圖1. 選用機台為陀飛輪精機 DB-5H高立柱機)
 
 

 ☑️ 石英玻璃(Quartz Glass)微鑽孔加工:加工參數 
 

  刀具 主軸轉速
(S: rpm)
進給率
(F: mm/min)
G83 啄鑽
(Q:mm)
鑽孔深度
(mm)
超音波功率
(%)
加工時間
(秒/每孔)
刀具壽命
定位鑽
加工參數
Ø0.44 mm
PCD 定位鑽頭
15,000 rpm 5 mm/min 0.05 mm 0.1 mm 14%    
主鑽孔
加工參數
Ø0.44 mm
PCD 主鑽頭
15,000 rpm 15 mm/min 0.2 mm 4.5 mm 14% 60 秒/孔 2100孔
(刀具狀態依然良好)









(圖2. 使用漢鼎HSK-E32超音波模組輔助石英玻璃微鑽孔加工)

(圖3. 漢鼎超音波輔助石英玻璃微鑽孔加工工件)


 

 ☑️石英玻璃(Quartz Glass)微鑽孔加工:加工結果 

 

加工結果:鑽孔孔徑品質

 
實測2100孔,孔徑品質依然穩定


 

加工結果:入孔脆裂邊

 
實測2100孔,超音波輔助加工有效降低入孔脆裂邊
 

 

加工結果:應力反應

 
偏光應力儀檢測顯示無內部應力



yes  使用漢鼎超音波輔助加工,鑽孔品質穩定,即使在完成2100個鑽孔後,孔徑品質依然維持高度穩定,並有效降低脆裂邊。在偏光應力儀的檢測下,同樣顯示無內部應力殘留  
 

 ☑️ 石英玻璃(Quartz Glass)微鑽孔加工:產業應用 


石英玻璃(Quartz glass)憑藉其卓越的物理與化學特性,在現代高科技製造業中佔有舉足輕重的地位。它具備極低的熱膨脹係數與極佳的耐高溫性能,即使在極端溫差環境下也能保持尺寸的穩定性。此外,石英玻璃擁有極高的化學穩定性與耐酸鹼腐蝕能力,並且具備優異的光學穿透率。然而,其高抗壓強度所帶來的高硬度與易脆特性,也讓高精度的「微鑽孔加工」成為釋放其材料價值的關鍵技術。
 

在半導體產業中,石英玻璃微鑽孔加工技術的應用極為廣泛且不可或缺。隨著半導體製程不斷向奈米級微縮,設備對於零組件的純度、耐熱性及精密度要求越來越嚴苛。經過精密微鑽孔加工的石英玻璃,常被應用於製造晶圓製程中的關鍵耗材與設備零件,例如:控制氣體均勻分佈的氣體噴頭(Showerheads)、蝕刻製程用的石英環(Quartz Ring)、高階晶圓承載載具,以及微流體檢測晶片等。這些帶有精密微小孔洞的石英元件,能精準控制製程中化學氣體或液體的流量,同時承受腔體內的高溫與高腐蝕性環境,是確保半導體先進製程良率與生產穩定性的重要幕後功臣。
 



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