Plat pemanas untuk ikatan optik atau pemprosesan wafer semikonduktor bukan sahaja "rata", tetapi rata dalam beberapa mikrometer. Bahasa spesifikasi untuk ini ialah Total Indicated Runout, dan membetulkannya pada lukisan mentakrifkan keseluruhan proses pembuatan. Kerataan yang dinyatakan dengan buruk boleh menyebabkan sentuhan tidak sekata, titik panas setempat dan bahagian yang ditolak. TIR-yang ditetapkan dengan baik memastikan bahawa plat pemanas menyampaikan pemindahan haba yang seragam ke seluruh permukaan kerja-suatu keperluan yang tidak-boleh dirunding dalam aplikasi ketepatan.
Apakah Jumlah Runout Ditunjukkan (TIR) pada Plat Pemanas?
Jumlah Larian Ditunjuk ialah variasi maksimum dalam ketinggian permukaan seperti yang diukur oleh penunjuk dail apabila bahagian itu diputar atau diimbas merentasi kawasan yang ditentukan. Untuk plat pemanasan rata, TIR pada asasnya ialah ukuran kerataan dan keselarian digabungkan. Penunjuk disifarkan pada titik rujukan, kemudian dialihkan merentasi muka kerja plat. Sebarang sisihan-puncak atau lembah-dirakam. Perbezaan antara bacaan tertinggi dan terendah pada julat ukuran yang ditentukan ialah nilai TIR.
Spesifikasi TIR < 0.025 mm (25 mikrometer) ke atas plat diameter 300 mm bermakna tiada titik pada permukaan yang menyimpang daripada satah rujukan lebih daripada ±0.0125 mm. Untuk aplikasi ultra-ketepatan, nilai TIR serendah 0.010 mm atau 0.005 mm mungkin diperlukan. TIR yang diperlukan biasanya berdasarkan toleransi ketebalan bahagian yang sedang diproses atau kawalan jurang yang diperlukan untuk proses laminating atau ikatan. Bahagian yang lebih nipis, lebih sensitif (cth, wafer semikonduktor, kaca optik) menuntut TIR yang lebih ketat.
Mengapa Mencapai TIR Ketat Mencabar untuk Plat Pemanas
Plat pemanas bukanlah papak logam yang mudah. Ia mengandungi elemen pemanas terbenam (dibuang-ke dalam atau diapit dalam alur) atau digerudi untuk pemanas kartrij. Ia mungkin mempunyai telaga termokopel, lubang pelekap dan saluran penyejukan. Proses pembuatan-pemesinan, kimpalan, rawatan haba-mendorong tegasan dalaman. Tegasan ini dilepaskan apabila plat dipanaskan pada suhu operasi, menyebabkan lekukan. Plat yang diukur dengan sempurna rata pada suhu bilik boleh tunduk sebanyak 0.1 mm atau lebih pada 150 darjah.
Dalam amalan,kerataan ialah sifat bergantung -suhu dalam plat pemanas. Oleh itu, menyatakan TIR sahaja tidak mencukupi. Suhu di mana ukuran diambil juga mesti dinyatakan. Plat pemanas ketepatan harus ditentukan dengan TIR yang diukur sama ada pada suhu ambien (dengan hanyutan yang diketahui, boleh diterima pada suhu operasi) atau, idealnya, diukur pada suhu operasi yang dimaksudkan.
Langkah Proses untuk Mencapai TIR Ketepatan
Mencapai spesifikasi TIR di bawah 0.025 mm memerlukan urutan operasi pembuatan yang dirancang dengan teliti.
1. Tekanan-Bahan Kosong Lega
Bahan permulaan-biasanya aloi aluminium (cth, 6061-T6 atau 7075) atau keluli (cth, keluli lembut atau tahan karat)-mesti dilepaskan tekanan-sebelum sebarang pemesinan ketepatan. Memandangkan-stok bar atau plat yang diterima selalunya mengandungi tekanan baki daripada penggelek atau penyemperitan. Rendam pelepas tekanan haba (cth, 2–4 jam pada 340 darjah untuk aluminium, atau 600 darjah untuk keluli) diikuti dengan penyejukan perlahan melepaskan tegasan ini. Tanpa langkah ini, pemesinan seterusnya akan tidak mengimbangi medan tegasan, dan plat akan meledingkan apabila pemanas dihidupkan.
2. Pemesinan Kasar dan Pemanasan Pemanas
Plat dimesin kasar hingga hampir-dimensi bersih. Elemen pemanas dipasang (cth, tuang ke dalam acuan pasir untuk tuang-dalam pemanas, atau ditekan ke dalam alur mesin). Langkah ini menambah tegasan baharu disebabkan oleh perbezaan pengembangan haba antara sarung pemanas dan bahan plat. Untuk aplikasi TIR ketepatan, pemanas selalunya dibuang ke dalam teras aluminium yang berasingan, yang kemudiannya dilegakan-tekanan semula sebelum permukaan akhir.
3. Tekanan Terma-Melegakan Selepas Pemasangan
Selepas elemen pemanas dibenamkan sepenuhnya atau diapit, keseluruhan pemasangan plat tertakluk kepada satu lagi kitaran terma-melegakan tekanan. Ini kritikal. Haba daripada unsur-unsur itu sendiri semasa kitaran ini (dikuasakan kepada suhu melebihi suhu perkhidmatan yang dimaksudkan) secara buatan menuakan pemasangan dan mengendurkan tegasan pembezaan. Proses ini kadangkala dipanggil "kitaran haba" atau "pra-penstabilan."
4. Pengisaran Ketepatan
Permukaan kerja dikisar pada-pengisar permukaan format besar atau pengisar cakera-berganda. Pengisaran hanya mengeluarkan bahan 0.2–0.5 mm terakhir, mencapai kemasan permukaan (Ra) 0.8 µm atau lebih baik dan kerataan menghampiri keupayaan mesin. Untuk plat sehingga 600 mm diameter, pengisar permukaan moden boleh mencapai TIR<0.010 mm under controlled conditions.
5. Pukulan Akhir (Pilihan)
Untuk spesifikasi TIR yang lebih ketat daripada 0.010 mm (cth,<0.005 mm over 200 mm), lapping is required. Lapping uses a fine abrasive slurry between the plate and a precision flat lapping plate. The process is slow but can produce near-optical flatness. Lapped surfaces are typically specified for semiconductor hot chucks or optical bond platen.
Menentukan TIR pada Lukisan Kejuruteraan
Untuk berjaya mendapatkan plat pemanas yang memenuhi keperluan ketepatan, spesifikasi TIR mestilah tidak jelas dan lengkap. Petak bual lukisan biasa mungkin berbunyi:
"Total Indicated Runout (TIR) permukaan kerja hendaklah tidak melebihi 0.020 mm apabila diukur mengikut ASME Y14.5M-1994. Pengukuran hendaklah dilakukan dengan plat distabilkan pada 100 darjah ± 5 darjah merentasi seluruh permukaan kerja yang ditakrifkan oleh diameter D. Tiada sisihan setempat melebihi 0.010 mm ke atas mana-mana 25 mm persegi dibenarkan."
Elemen utama:
Had TIR.
Piawaian pengukuran (ASME Y14.5 atau ISO 1101).
Suhu di mana pengukuran diambil (suhu bilik, suhu operasi, atau kedua-duanya).
Kawasan di mana TIR digunakan (cth, "di seluruh permukaan kerja" atau "dalam 80% bahagian tengah plat").
Sebarang keperluan "kerataan tempatan" tambahan (cth, kawalan kegelombang).
Jangan sekali-kali menyatakan TIR tanpa menyatakan suhu.Pinggan yang rata pada suhu bilik mungkin tidak rata pada 150 darjah . Untuk aplikasi kritikal, pengilang perlu menyediakan peta kerataan pada kedua-dua suhu ambien dan operasi.
Memadankan TIR dengan Aplikasi
TIR yang diperlukan hendaklah berdasarkan toleransi ketebalan dan pematuhan bahagian yang sedang diproses.
Thick, rigid parts (e.g., metal sheets >3 mm)– TIR 0.05–0.10 mm melebihi 500 mm mungkin boleh diterima, kerana bahagiannya akan menepati atau pes haba akan mengisi celah.
Filem atau wafer nipis, fleksibel (<0.5 mm)– TIR mestilah<0.025 mm. For semiconductor wafers processed on a vacuum chuck, TIR <0.010 mm is typical.
Sentuhan optik (tiada pelekat)– TIR<0.005 mm (lapping required).
Laminasi dengan substrat tegar– TIR<0.020 mm over the laminate area to avoid voids.
Kaedah Pengesahan
The buyer or end user should verify TIR upon receipt. A simple method uses a dial test indicator mounted on a surface plate. The heating plate is placed on three precision height-adjustable supports set to a reference plane. The indicator is traversed in a grid pattern. For larger plates (>500 mm), mesin pengukur koordinat (CMM) atau interferometer laser menyediakan data yang lebih tepat.
Jika plat ditentukan dengan TIR diukur pada suhu operasi, ujian pemanasan terkawal mesti dilakukan. Plat ditenagakan ke titik tetapan perkhidmatan, dibenarkan untuk menstabilkan (biasanya 30–60 minit), dan kemudian TIR diukur menggunakan-penunjuk tahan haba atau penderia anjakan laser tanpa-sentuh. Pengembangan terma pendirian penunjuk mesti diperbetulkan.
Kesilapan Biasa dalam Menentukan TIR
Lebih{0}}menentukan– Meminta TIR<0.005 mm when the application only requires 0.05 mm adds unnecessary cost (lapping is expensive).
Melupakan suhu– TIR yang ditentukan tanpa suhu pengukuran adalah samar-samar. Pengilang boleh membekalkan -suhu{2}}plat rata bilik yang tidak boleh diterima dalam perkhidmatan.
Mengabaikan lubang pelekap– Spesifikasi TIR harus menyatakan sama ada pengukuran termasuk kawasan secara langsung di atas lubang pengikat atau sama ada kawasan tersebut dikecualikan. Lubang bolt secara setempat memesongkan permukaan jika bolt terlalu ketat. Lukisan hendaklah menyatakan nilai tork untuk pemasangan.
Tiada kawalan kerataan tempatan– Plat boleh memenuhi TIR global 0.025 mm tetapi masih mempunyai bonggol 0.020 mm yang tajam pada bulatan 10 mm-masalah "kegelombang". Petak bual tambahan untuk "kerataan di atas mana-mana 25 mm persegi" menghalang perkara ini.
Kesan Kos Pengetatan TIR
Hubungan antara spesifikasi TIR dan kos pembuatan adalah tidak-linear. Pinggan dengan TIR<0.05 mm can be produced from stress-relieved plate stock using conventional milling and minimal grinding. At TIR <0.025 mm, dedicated grinding and stress-relieving cycles become mandatory. At TIR <0.010 mm, lapping and possibly multiple thermal stabilization cycles are required, doubling or tripling the cost.
Oleh itu, jurutera yang menyatakan plat harus menetapkan TIR minimum yang boleh diterima berdasarkan fizik proses, kemudian menambah margin keselamatan yang sederhana-tetapi tidak menuntut toleransi yang tidak perlu ketat.
Peranan Pilihan Bahan
Aluminium (6061 atau 7075) adalah bahan plat pemanas yang paling biasa kerana kekonduksian terma yang tinggi dan kemudahan pemesinan. Walau bagaimanapun, aluminium mempunyai pekali pengembangan haba yang agak tinggi (23 µm/m·K) dan kekakuan yang rendah. Plat aluminium yang besar (cth, diameter 600 mm) akan melorot di bawah beratnya sendiri jika tidak disokong dengan betul. Untuk keperluan TIR yang sangat ketat, komposit keluli (16 µm/m·K) atau aluminium-silikon karbida boleh digunakan, tetapi ini lebih berat atau lebih mahal.
Ringkasan: Lukisan sebagai Kontrak untuk Prestasi
Menentukanjumlah yang ditunjukkan ketepatan spesifikasi plat pemanasan habismemastikan plat dengan betul akan melakukan tugasnya untuk menghantar sentuhan seragam dan haba, dan bahawa proses pembuatan boleh memenuhi piawaian itu. Lukisan ialah kontrak untuk prestasi, dan keperluan ketepatan mesti dikomunikasikan dengan jelas. Dengan menyatakan had TIR, suhu pengukuran, kawasan yang berkenaan dan sebarang kekangan kerataan tempatan, jurutera menyediakan sasaran yang tidak jelas kepada pengeluar. Hasilnya ialah plat pemanas yang boleh diramalkan dalam aplikasi ketepatan-sama ada kanta optik ikatan, memproses wafer semikonduktor atau melamina litar fleksibel. Kerataan bukanlah satu kemewahan dalam kerja sedemikian; ia adalah pemboleh proses.
