ULTRASONIC超聲加工技術(shù) 加工半導(dǎo)體行業(yè)中的高精度工件

Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz創(chuàng)建于1952年，已發(fā)展成為擁有1,500名員工的集團(tuán)公司，在德國(guó)、瑞士和中國(guó)設(shè)有分支機(jī)構(gòu)和在美國(guó)設(shè)有銷售代表處。Berliner GlasKGaA Herbert Kubatz公司專注于研發(fā)和生產(chǎn)光學(xué)器件、組件和系統(tǒng)，是半導(dǎo)體、激光和航空航天以及醫(yī)療器械行業(yè)全球領(lǐng)先公司的供應(yīng)商。20多年來，Berliner Glas公司用DMG MORI數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)。其38臺(tái)機(jī)床中有23臺(tái)為ULTRASONIC超聲加工中心，Berliner Glas公司因此成為DMG MORI在全球擁有ULTRASONIC超聲加工機(jī)床最多的公司。Berliner Glas用這些機(jī)床加工碳化硅和Zerodur©等高精度硬脆材質(zhì)的工件。

Berliner Glas提供從開發(fā)到批量生產(chǎn)的全面服務(wù)，包括完整組件的安裝，在客戶價(jià)值鏈中發(fā)揮著重要作用。工藝技術(shù)負(fù)責(zé)人André Pisch介紹公司的產(chǎn)品說：“現(xiàn)在，三分之一的訂單來自半導(dǎo)體行業(yè)。”在該公司位于柏林的總部，1,000名員工中的400多名員工為半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先公司生產(chǎn)產(chǎn)品。“產(chǎn)品包括真空和靜電夾頭、標(biāo)準(zhǔn)反光鏡和放大器，用于光刻系統(tǒng)中進(jìn)行高精度運(yùn)動(dòng)和測(cè)量。”高質(zhì)量的工件顯著提高芯片生產(chǎn)的生產(chǎn)力。“ULTRASONIC超聲加工技術(shù)是加工這些工件的理想技術(shù)。”

ULTRASONIC超聲技術(shù)提高硬脆材質(zhì)加工的工藝可靠性

復(fù)雜的脆硬材質(zhì)是生產(chǎn)的難點(diǎn)。André Pisch說：“加工高性能陶瓷和玻璃陶瓷，例如碳化硅和Zerodur©，刀具的磨損十分嚴(yán)重，工件邊部易于裂紋。”為此，該公司早已采用DMG MORI的ULTRASONIC超聲加工機(jī)床。ULTRASONIC超聲加工是將刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與感應(yīng)傳動(dòng)的縱向振動(dòng)相互疊加，降低切削力達(dá)50 %。數(shù)控生產(chǎn)部部長(zhǎng)Randolph Hennig介紹超聲加工技術(shù)的非凡效果：“超聲加工最大程度的減少刀具磨損以及材料上裂紋和裂痕的程度。”提高進(jìn)給速度和加大進(jìn)給量，而今提高生產(chǎn)力。

合作開發(fā)提高生產(chǎn)力達(dá)3倍

雙方均獲益于長(zhǎng)期合作：Randolph Hennig說：“我們?cè)谔沾杉庸ゎI(lǐng)域積累的專有技術(shù)也用于開發(fā)新款ULTRASONIC超聲加工發(fā)生器。”DMG MORI再次優(yōu)化和提高新款ULTRASONIC超聲發(fā)生器的剛性。更高剛性的ULTRASONIC增幅器將幅值提高兩到三倍，最大達(dá)15 μm。“也就是說可提高生產(chǎn)力達(dá)三倍，同時(shí)降低刀具磨損和減少微裂紋。”

用ULTRASONIC超聲磨削技術(shù)經(jīng)濟(jì)地加工輕量化的反光鏡基體結(jié)構(gòu)件，其材質(zhì)為SiC或Zerodur©，完整加工半導(dǎo)體行業(yè)的石英玻璃環(huán)和SiC圓晶夾盤。

ULTRASONIC超聲加工機(jī)床還提供DMG MORI技術(shù)循環(huán)，提供自動(dòng)優(yōu)化頻率和振幅以及調(diào)整進(jìn)給量的功能。根據(jù)合作協(xié)議，還建立了多層合作服務(wù)關(guān)系。Randolph Hennig補(bǔ)充說：“這將停機(jī)時(shí)間降低至最短。”

銑 / 車復(fù)合加工和ULTRASONIC超聲加工技術(shù)縮短周期時(shí)間達(dá)67 %

Berliner Glas 使用的ULTRASONIC超聲加工機(jī)床包括高動(dòng)態(tài)性能的ULTRASONIC 20 linear，用于加工小型工件，七臺(tái)緊湊型的ULTRASONIC 5 0，其行程為650 × 520 × 475mm，四臺(tái)ULTRASONIC 85 monoBLOCK和兩臺(tái)ULTRASONIC 125monoBLOCK，用于加工大型工件。行程分別為935 × 850 × 650 mm和1,335 × 1,250 × 900 mm。其中一臺(tái)ULTRASONIC 85 monoBLOCK加工中心配銑 / 車工作臺(tái)。Randolph Hennig介紹大量旋轉(zhuǎn)對(duì)稱件說：“在普通銑床上，聯(lián)動(dòng)控制三個(gè)直線軸進(jìn)行圓弧插補(bǔ)非常復(fù)雜。”由于可一次裝夾進(jìn)行車削加工，現(xiàn)在還能選配磨削外圓和內(nèi)圓功能。因此，可將部分工件的周期時(shí)間縮短67 %以上，將其壓縮到30分鐘。André Pisch補(bǔ)充說：“僅憑這一點(diǎn)，我們就將銑 / 車復(fù)合加工技術(shù)定位為未來的重要技術(shù)。”Berliner Glas的成功發(fā)展使該公司決定繼續(xù)投資購(gòu)買設(shè)備和培訓(xùn)員工，目前加工崗位的員工略多于50名。André Pisch說：“一方面，我們必須滿足對(duì)高素質(zhì)員工的需求。”部分年輕人才在公司內(nèi)部進(jìn)行培訓(xùn)。“另一方面，我們正在提高生產(chǎn)能力，繼續(xù)投資購(gòu)買新ULTRASONIC超聲加工機(jī)床并不斷優(yōu)化工藝”。