Dalam peralatan pembuatan semikonduktor, komponen seramik ketepatan (seperti chuck elektrostatik (ESC), gelang fokus, penyokong penebat, lapisan ruang vakum dan kedudukan teras lain) digunakan secara meluas dalam kedudukan teras kerana rintangan suhu tinggi yang unggul, rintangan hakisan plasma, penebat tinggi dan ciri ubah bentuk haba yang rendah. Walau bagaimanapun, bahan seramik secara semula jadi adalah bahan rapuh dengan kekerasan tinggi, tiada keupayaan ubah bentuk plastik, dan sifat fizikal yang sangat sensitif kepada tekanan terma dan kejutan haba. Ini bermakna pemikiran reka bentuk mekanikal tradisional untuk logam atau plastik gagal sepenuhnya dalam bidang seramik - logam boleh menyerap kepekatan tegasan melalui hasil plastik setempat, manakala seramik hanya mengalami patah rapuh apabila melebihi had keanjalannya. Oleh itu, untuk mereka bentuk lukisan seramik ketepatan yang benar-benar mengambil kira keperluan fungsian dan kebolehlaksanaan pemprosesan, reka bentuk untuk kebolehkilangan (DFM) mesti disepadukan ke dalam keseluruhan proses konfigurasi geometri, sistem toleransi, antara muka pemasangan dan sifat bahan.

1. Konfigurasi geometri dan had teknologi pemprosesan

Dari perspektif pengoptimuman konfigurasi geometri, reka bentuk lukisan mesti mematuhi had proses teknologi pemprosesan seramik moden (seperti pengisaran berlian, pemprosesan ultrasonik, pemotongan laser dan pemesinan hijau) sepenuhnya. Dalam reka bentuk struktur, penghapusan sumber kepekatan tegasan adalah prinsip pertama. Sudut dalaman yang tajam (seperti peralihan sudut kanan) harus dielakkan pada lukisan, kerana kawasan ini dengan mudah boleh menjadi sumber permulaan retak mikro dan pengembangan di bawah medan tegasan suhu semasa proses pensinteran dan pemprosesan mekanikal seterusnya, yang membawa kepada pemprosesan cipratan tepi atau patah servis. Semua sudut dalaman mesti direka bentuk sebesar mungkin fillet peralihan (sudut R); jika sudut tegak mesti dikekalkan kerana keperluan pemasangan, alur terpotong atau alur pelega mesti ditambah pada struktur. Pada masa yang sama, keseragaman ketebalan dinding adalah penting untuk menentukan kualiti pensinteran seramik. Memandangkan seramik perindustrian terbentuk daripada serbuk dan dipadatkan oleh pensinteran suhu tinggi, perbezaan besar dalam ketebalan keratan rentas akan membawa kepada pengecutan tidak sekata, menyebabkan ubah bentuk meledingkan yang teruk, tegasan baki dalaman dan juga keretakan. Di samping itu, rongga dalam, lubang buta dalam, dan struktur nisbah aspek tinggi harus dihadkan dengan ketat dalam reka bentuk ciri, kerana ini bukan sahaja akan menyebabkan kepala pengisar berlian dan alat pemesinan ultrasonik menghadapi kekakuan yang tidak mencukupi dan haus alatan, tetapi juga akan memburukkan lagi keadaan pemindahan cip dan penyejukan.

2. Pertukaran saintifik antara sistem toleransi dan kualiti permukaan

Apabila ia datang untuk menentukan sistem toleransi dan kualiti permukaan, jurutera mesti meninggalkan pemikiran inersia bahawa "semakin tinggi ketepatan, lebih baik." Toleransi yang berlebihan bertanggungjawab untuk kos pemesinan yang melambung tinggi dan kadar sekerap komponen seramik teknikal yang tinggi. Walaupun seramik termaju (seperti aluminium oksida, aluminium nitrida, silikon karbida) boleh mencapai ketepatan dimensi sub-mikron melalui pengisaran ketepatan, lukisan tidak boleh mengenakan toleransi yang ketat pada semua dimensi tanpa perbezaan. Dimensi yang tidak berkaitan dengan permukaan mengawan, permukaan bebas atau kedudukan pemasangan hendaklah cukup santai untuk membolehkannya mengikut toleransi acuan hijau konvensional atau pensinteran untuk seramik. Pelabelan kekasaran permukaan (Ra) mesti disasarkan - permukaan asal tersinter yang tidak diproses biasanya mempunyai kekasaran yang lebih tinggi, manakala permukaan berfungsi (seperti permukaan penjerapan vakum wafer, permukaan penjajaran ketepatan meterai dinamik, permukaan penebat frekuensi tinggi dan voltan tinggi) perlu menyatakan dengan jelas keperluan untuk pengisaran atau penggilapan berlian kadar ketepatan dan pemprosesan impak secara tepat, dan penggilapan berlian yang tepat. sifat pengedap vakum.

3. Antara muka pemasangan dan penyesuaian pengembangan haba

Di samping itu, keadaan kerja melampau peralatan semikonduktor menentukan bahawa bahagian seramik mesti dipasang dengan bahagian struktur logam, yang menimbulkan cabaran teruk kepada reka bentuk antara muka pemasangan dan pengikat dalam lukisan. Memandangkan seramik keras tidak boleh ditoreh terus untuk mencipta benang yang boleh dipercayai (sentuhan terus dengan mudah boleh menyebabkan keretakan profil gigi atau gelinciran gigi), reka bentuk mengetuk terus benang dalaman pada badan seramik harus dielakkan sepenuhnya dalam lukisan. Alternatif yang munasabah termasuk: mereka bentuk melalui lubang dengan kepala atau tangga benam kaunter, dan menggunakan bolt lubang telus logam untuk pengapit dan penetapan; menggunakan pelekat bukan organik suhu tinggi atau lengan panas dengan sisipan logam terbenam; atau menggunakan plat tekanan ketepatan dan struktur bebibir untuk menekan bahagian seramik ke tapak logam. Lebih kritikal, perbezaan besar dalam pekali pengembangan haba mesti diberi pampasan dalam lukisan dan toleransi muat. Pekali pengembangan terma seramik (seperti alumina, silikon karbida) jauh lebih rendah daripada logam struktur seperti keluli tahan karat, aloi aluminium atau aloi titanium. Jika jurang pengembangan haba yang mencukupi tidak dikhaskan di antara lubang mengawan atau pin semasa reka bentuk, apabila rongga semikonduktor mengalami proses suhu tinggi (seperti CVD, kesan dinding panas rongga Etch, atau penaik suhu tinggi), memandangkan kadar pengembangan logam adalah lebih besar daripada seramik, tegasan penyemperitan pasti akan dijana tanpa amaran, menyebabkan bahagian ceramik akan mengalami kerosakan tanpa dapat dielakkan.

4. Definisi keperluan teknikal utama

Akhir sekali, lukisan kejuruteraan seramik semikonduktor yang matang dan terpiawai mestilah mempunyai takrifan yang tidak jelas tentang sifat bahan dan proses pasca pemprosesan dalam keperluan teknikal atau lajur tajuk. Ini terutamanya merangkumi empat dimensi teras berikut:

• Gred bahan dan ketulenan: Contohnya, 6% atau 99.9% alumina ketulenan tinggi dan karbida silikon tersinter tindak balas digunakan untuk mengawal ketat risiko pencemaran proses semikonduktor lanjutan oleh kekotoran surih seperti logam alkali.
• Penunjuk padat dan sesak udara: Tentukan dengan jelas sama ada bahagian tersebut perlu benar-benar padat dengan sifar liang terbuka (untuk memenuhi keperluan persekitaran vakum ultra-tinggi), atau sama ada struktur dengan keliangan tertentu dibenarkan.
• Spesifikasi Pemprosesan Mikro Tepi: Adalah diwajibkan bahawa semua tepi yang tajam dibengkokkan sedikit atau tumpul (seperti dalam lingkungan 2 × 45° atau R0.2) untuk menghapuskan burr mikroskopik dan menghalang penjanaan zarah mikroskopik semasa pengendalian dan pemasangan bilik bersih.
• Spesifikasi pembersihan dan pembungkusan: Produk akhir diperlukan untuk menjalani pembersihan ultrasonik dan pengeringan dengan air ternyahion ketulenan tinggi, dan dibungkus dalam pakej dua lapisan vakum yang memenuhi piawaian bilik bersih semikonduktor.