Šildymo plokštė, skirta optiniam sujungimui arba puslaidininkių plokštelių apdorojimui, turi būti ne tik „plokščia“, bet ir plokščia kelių mikrometrų atstumu. Specifikacijų kalba yra Total Indicated Runout, o jos įtraukimas į brėžinį apibrėžia visą gamybos procesą. Prastai nurodytas lygumas gali sukelti netolygų kontaktą, vietines karštąsias vietas ir atmestas dalis. Gerai-apibrėžtas TIR užtikrina, kad kaitinimo plokštė užtikrintų tolygų šilumos perdavimą visame darbiniame paviršiuje-tai neginčijamas reikalavimas atliekant tikslius darbus.
Kas yra bendras rodomas nutekėjimas (TIR) ant šildymo plokštės?
Total Indicated Runout – tai didžiausias paviršiaus aukščio pokytis, matuojamas ciferblatu, kai dalis pasukama arba nuskaitoma apibrėžtoje srityje. Plokščios šildymo plokštės atveju TIR iš esmės yra lygumo ir lygiagretumo matas. Rodiklis nustatomas į nulį atskaitos taške, tada perkeliamas per plokštės darbinį paviršių. Bet koks nuokrypis-viršūnė ar slėnis-užregistruojamas. Skirtumas tarp didžiausio ir mažiausio rodmenų nurodytame matavimo diapazone yra TIR vertė.
TIR < 0,025 mm (25 mikrometrai) 300 mm skersmens plokštėje reiškia, kad joks paviršiaus taškas nenukrypsta nuo atskaitos plokštumos daugiau nei ±0,0125 mm. Itin tiksliam naudojimui gali reikėti net 0,010 mm ar net 0,005 mm TIR verčių. Reikalingas TIR paprastai yra pagrįstas apdorojamos dalies storio nuokrypiu arba laminavimo ar klijavimo procesui reikalingu tarpo valdymu. Plonesnėms, jautresnėms dalims (pvz., puslaidininkinėms plokštelėms, optiniam stiklui) reikia griežtesnio TIR.
Kodėl kaitinant plokštes sunku pasiekti sandarų TIR
Šildymo plokštė nėra paprasta metalinė plokštė. Jame yra įterptų kaitinimo elementų (įlietų- arba įspaustų grioveliuose) arba išgręžta kasetiniams šildytuvams. Jame gali būti termoporos šulinių, tvirtinimo angų ir aušinimo kanalų. Gamybos procesas-apdirbimas, suvirinimas, terminis apdorojimas-sukelia vidinius įtempius. Šie įtempimai išsiskiria, kai plokštė įkaista iki darbinės temperatūros, todėl deformuojasi. Plokštelė, kuri buvo matuojama visiškai plokščia kambario temperatūroje, gali nusilenkti 0,1 mm ar daugiau 150 laipsnių kampu.
Praktikojelygumas yra nuo temperatūros{0}}priklausoma šildymo plokštės savybė. Todėl vien TIR nurodyti nepakanka. Taip pat turi būti nurodyta temperatūra, kurioje matuojama. Tikslioji kaitinimo plokštė turėtų būti nurodyta naudojant TIR, išmatuotą esant aplinkos temperatūrai (su žinomu, priimtinu poslinkiu esant darbinei temperatūrai), arba, idealiu atveju, matuojant numatytą darbo temperatūrą.
Apdorokite žingsnius, kad būtų pasiektas tikslus TIR
Norint pasiekti mažesnę nei 0,025 mm TIR specifikaciją, reikia kruopščiai suplanuotos gamybos operacijų sekos.
1. Stresas-Atlaisvintas tuščia medžiaga
Pradinė medžiaga -paprastai aliuminio lydinys (pvz., 6061-T6 arba 7075) arba plienas (pvz., švelnus plienas arba nerūdijantis)-prieš atliekant bet kokį precizinį apdirbimą, turi būti pašalintas įtempis-. Kaip-gaunama strypo arba plokščių medžiaga dažnai turi liekamųjų įtempių dėl valcavimo ar ekstruzijos. Šiluminį įtampą mažinantis mirkymas (pvz., 2–4 valandos 340 laipsnių aliuminiui arba 600 laipsnių plienui), po kurio lėtas aušinimas pašalina šiuos įtempius. Be šio žingsnio, tolesnis apdirbimas išbalansuos įtempių lauką, o plokštė deformuosis, kai šildytuvas bus įjungtas.
2. Grubus apdirbimas ir kaitinimo įterpimas
Plokštė yra grubiai apdirbta iki beveik{0}}grynųjų matmenų. Įrengiami kaitinimo elementai (pvz., liejami į smėlio formą, skirtą įlieti -šildytuvuose, arba įspaudžiami į apdirbtus griovelius). Šis žingsnis prideda naujų įtempių dėl šilumos plėtimosi skirtumų tarp šildytuvo apvalkalo ir plokštės medžiagos. Tiksliam TIR naudojimui šildytuvas dažnai išliejamas į atskirą aliuminio šerdį, kuri vėliau prieš galutinį paviršių dar kartą pašalinama įtempiai{7}}.
3. Šiluminė įtampa-Pašalinimas po surinkimo
Kai kaitinimo elementai yra visiškai įterpti arba prispausti, visam plokščių mazgui taikomas kitas įtempių{0}}mažinimo terminis ciklas. Tai labai svarbu. Šiluma iš pačių elementų per šį ciklą (maitinama iki temperatūros, viršijančios numatytą eksploatavimo temperatūrą) dirbtinai sendina agregatą ir atpalaiduoja skirtumus. Šis procesas kartais vadinamas „šiluminiu ciklu“ arba „išankstiniu-stabilizavimu“.
4. Tikslus šlifavimas
Darbinis paviršius šlifuojamas didelio-formato paviršiaus šlifuokliu arba dvigubo-disko šlifuokliu. Šlifuojant pašalinama tik paskutiniai 0,2–0,5 mm medžiagos, todėl paviršiaus apdaila (Ra) yra 0,8 µm arba geresnė, o lygumas priartėja prie mašinos galimybių. Plokštėms iki 600 mm skersmens modernus paviršiaus šlifuoklis gali pasiekti TIR<0.010 mm under controlled conditions.
5. Paskutinis aptraukimas (neprivaloma)
Jei TIR specifikacijos yra griežtesnės nei 0,010 mm (pvz.,<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.
TIR nurodymas inžineriniame brėžinyje
Norint sėkmingai įsigyti kaitinimo plokštę, atitinkančią tikslumo reikalavimus, TIR specifikacija turi būti nedviprasmiška ir išsami. Tipiška piešimo išnaša gali būti tokia:
"Bendras rodomas darbinio paviršiaus išbėgimas (TIR), matuojant pagal ASME Y14.5M-1994, turi būti ne didesnis kaip 0,020 mm. Matavimas turi būti atliekamas plokštę stabilizavus 100 laipsnių ± 5 laipsnių kampu visame darbiniame paviršiuje, apibrėžtame skersmeniu D. Neleidžiamas vietinis nuokrypis, viršijantis 0,010 mm bet kuriame kvadratiniame plote."
Pagrindiniai elementai:
TIR riba.
Matavimo standartas (ASME Y14.5 arba ISO 1101).
Temperatūra, kurioje matuojama (kambario temperatūra, darbinė temperatūra arba abi).
Plotas, kuriame taikomas TIR (pvz., „per visą darbinį paviršių“ arba „centriniame 80 % plokštės“).
Bet koks papildomas „vietinio lygumo“ reikalavimas (pvz., banguotumo kontrolė).
Niekada nenurodykite TIR nenurodę temperatūros.Plokštė, esanti kambario temperatūroje, negali būti plokščia esant 150 laipsnių. Esant kritinėms reikmėms, gamintojas turėtų pateikti plokštumo žemėlapį tiek aplinkos, tiek darbinėje temperatūroje.
TIR suderinimas su paraiška
Reikalingas TIR turėtų būti pagrįstas storio nuokrypiu ir apdorojamos dalies atitikimu.
Thick, rigid parts (e.g., metal sheets >3 mm)– 0,05–0,10 mm TIR virš 500 mm gali būti priimtinas, nes detalė atitiks arba termo pasta užpildys tarpus.
Plonos, lanksčios plėvelės arba plokštelės (<0.5 mm)– TIR turi būti<0.025 mm. For semiconductor wafers processed on a vacuum chuck, TIR <0.010 mm is typical.
Optinis kontaktas (be klijų)– TIR<0.005 mm (lapping required).
Laminavimas kietais pagrindais– TIR<0.020 mm over the laminate area to avoid voids.
Tikrinimo metodai
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), tikslesnius duomenis pateikia koordinačių matavimo mašina (CMM) arba lazerinis interferometras.
Jei plokštė nurodyta su TIR, išmatuota darbinėje temperatūroje, turi būti atliktas kontroliuojamas šildymo bandymas. Plokštė įjungiama iki nustatytos tarnybos taško, leidžiama stabilizuotis (paprastai 30–60 minučių), o tada TIR matuojamas naudojant karščiui-atsparų indikatorių arba nekontaktinį lazerio poslinkio jutiklį. Turi būti pakoreguotas indikatoriaus stovo terminis plėtimasis.
Dažnos klaidos nurodant TIR
Per{0}}nurodymas– TIR užklausa<0.005 mm when the application only requires 0.05 mm adds unnecessary cost (lapping is expensive).
Pamiršus temperatūrą– TIR, nurodyta be matavimo temperatūros, yra dviprasmiška. Gamintojas gali tiekti kambario-temperatūros-plokštą plokštę, kuri eksploatacijos metu nepriimtinai nusilenkia.
Nepaisydami montavimo angų– TIR specifikacijoje turėtų būti nurodyta, ar matavimas apima plotą tiesiai virš tvirtinimo elementų skylių, ar tos sritys neįtraukiamos. Varžtų skylės lokaliai iškraipo paviršių, jei varžtai per daug priveržiami. Brėžinyje turi būti nurodytos montavimo sukimo momento vertės.
Nėra vietinės lygumo kontrolės– Plokštė gali atitikti visuotinį 0,025 mm TIR, bet vis tiek turi aštrų 0,020 mm kauburį virš 10 mm apskritimo -„bangavimo“ problema. Papildomos išnašos „plokštumas virš 25 mm kvadrato“ to neleidžia.
TIR priveržimo poveikis sąnaudoms
Ryšys tarp TIR specifikacijos ir gamybos sąnaudų nėra{0}}tiesinis. Plokštelė su 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.
Todėl inžinierius, nurodantis plokštelę, turėtų nustatyti mažiausią priimtiną TIR, remdamasis proceso fizika, tada pridėti nedidelę saugos ribą,{0}}bet nereikalauti be reikalo griežtos leistinos nuokrypos.
Medžiagos pasirinkimo vaidmuo
Aliuminis (6061 arba 7075) yra labiausiai paplitusi šildymo plokščių medžiaga dėl didelio šilumos laidumo ir lengvo apdirbimo. Tačiau aliuminis turi santykinai aukštą šiluminio plėtimosi koeficientą (23 µm/m·K) ir mažą standumą. Didelės aliuminio plokštės (pvz., 600 mm skersmens) nuslūgs nuo savo svorio, jei nebus tinkamai palaikomos. Itin griežtiems TIR reikalavimams gali būti naudojami plieno (16 µm/m·K) arba aliuminio -silicio karbido kompozitai, tačiau jie yra sunkesni arba brangesni.
Santrauka: Brėžinys kaip atlikimo sutartis
Nurodantbendras nurodytas nutekėjimo šildymo plokštės specifikacijos tikslumastinkamai užtikrina, kad plokštelė iš tikrųjų atliks savo darbą, užtikrindama vienodą kontaktą ir šilumą, ir kad gamybos procesas atitiks šį standartą. Brėžinys yra darbų atlikimo sutartis, o tikslumo reikalavimai turi būti aiškiai išdėstyti. Nurodydamas TIR ribą, matavimo temperatūrą, taikomą plotą ir visus vietinius lygumo apribojimus, inžinierius pateikia gamintojui nedviprasmišką tikslą. Rezultatas yra kaitinimo plokštė, kuri nuspėjamai veikia tiksliai naudojant-ar klijuojant optinius lęšius, apdorojant puslaidininkines plokšteles ar laminuojant lanksčias grandines. Plokštumas tokiame darbe nėra prabanga; tai proceso įgalintuvas.
