汉鼎超声波半导体案例—石英玻璃微流道摆线磨削

【半导体行业应用实例】

【汉鼎超声波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：超声波效益

石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：加工痛点

石英玻璃具有高硬度、高抗压性和易脆的特性。其耐高温、耐腐蚀以及优异的光学特性，使其在半导体产业中成为重要材料。然而，这些特性同时也为加工带来了极大挑战。

在石英玻璃微流道器件的加工中，过大的切削阻力可能导致微流道周围出现大量脆裂边，这不仅影响微流道的流体稳定性，还会引发紊流现象。加工完成后，通常需要额外的蚀刻处理来去除脆裂边。脆裂边越大，蚀刻时间越长，从而增加制程成本与耗能。

 石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：加工信息

(图1. 使用汉鼎HSK-E40超声波模组辅助石英玻璃微流道摆线磨削加工)


(图2. 汉鼎超声波辅助石英玻璃微流道摆线磨削加工工件)
 

【汉鼎超声波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：测试目标

针对石英玻璃（Quartz Glass）的超声波辅助微流道摆线磨削加工测试，目标是通过HSK-E40超声波辅助加工模组，在提升加工效率的同时，大幅减小工件微流道特征的脆裂边尺寸，从而降低生产成本。

【汉鼎超声波】石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：加工结果

石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：工件质量

(图3. 汉鼎超声波辅助石英玻璃微流道摆线磨削加工, 大幅减小脆裂边, 仅使用#800磨头加工即可达到客户品质要求)
 

· 传统工艺需要依次使用#200、#400、#800磨头进行从粗加工到精加工的操作。而在搭配汉鼎超声波技术的情况下，仅需使用#800磨头即可达到客户品质要求，减少了加工工序，显著提升整体制程加工效率。

· 使用汉鼎超声波辅助摆线磨削加工，高频振动有效降低切削阻力。在相同加工参数配置下，使用#400磨头加工时，相较于无超声波工艺，最大脆裂边尺寸可减小1倍；而在使用#800磨头加工时，无超声波工艺在第一槽即断刀，无法完成加工，而搭配汉鼎超声波技术后，脆裂边尺寸可进一步减小，最大脆裂边可减少至原工艺的1/2。

(图4. 使用汉鼎HSK-E40模组辅助石英玻璃微流道摆线磨削加工, 相较于无超声波工艺, 使用#400磨头加工可减少1倍的脆裂边尺寸, 使用#800磨头加工可进一步减少2倍的脆裂边尺寸)

石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：刀具寿命

(图5. 汉鼎超声波辅助石英玻璃微流道摆线磨削加工, 降低切削阻力, 改善磨头积屑问题, 有效减少刀具磨损)
 

· 通过汉鼎超声波辅助摆线磨削加工，高频振动使刀具在加工过程中能够反复提刀，切削液更容易流入，排屑更加顺畅。刀具积屑问题得到有效改善，进一步降低刀具磨损，同时减少刀具与工件的直接摩擦，有效降低切削阻力。

· 在无超声波的相同加工参数下，刀具连续接触工件，排屑效果差，容易出现材料回填问题，导致磨头严重积屑，切削力减弱。刀具挤压材料过程中切削阻力增加，不仅降低工件质量，还导致刀具磨损加剧。

石英玻璃（Quartz Glass）微流道摆线磨削加工：产业应用

石英玻璃（Quartz Glass）微流道（Micro-channels）特征广泛应用于半导体、电子及生物医疗产业，尤其是作为微流体器件（Microfluidic Devices）系统中的关键部件。

石英玻璃是一种由纯二氧化硅（SiO2）组成的特种玻璃，也被称为熔融石英（Fused Quartz）。它具有极低的热膨胀系数和优异的耐高温性能，即使在温度剧烈变化的环境下，仍能保持材料的稳定性。此外，其化学性质极其稳定，能够抵抗强酸腐蚀，是理想的耐酸材料。

石英玻璃还拥有出色的光学透过性，覆盖从紫外线到红外线的广泛光谱，因此被广泛用于光学领域，如光学陀螺仪、棱镜和镜片等。同时，其高硬度、抗压强度和耐腐蚀性能，使其在半导体行业的众多制程中成为重要材料，例如石英清洗槽、扩散管、固定环以及微流体器件等。

微流体器件广泛用于制程实验和测试中，通过其设计精密的微流道结构，有效减少液体溶剂的使用量，降低能源消耗，缩短化学反应及分析时间，从而显著降低制程成本。

汉鼎智慧科技的超声波加工模组为石英玻璃这类硬脆性材料提供了创新的加工解决方案。通过汉鼎超声波技术，可大幅提升加工效率，缩短加工时间，减少脆裂边，并延长刀具寿命，为客户降低整体生产成本的同时，提升产品价值。