บทนำ: ความต้องการไดนามิกความเร็วสูง-และความแข็งแกร่งขั้นสุด
ในโลกที่มีปริมาณงานสูง-ของการตรวจสอบแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การพิมพ์หินจอแบน (FPD) และการบรรจุขั้นสูง ระบบการกำหนดตำแหน่งจะต้องสร้างสมดุลระหว่างเป้าหมายทางวิศวกรรมสองประการที่ขัดแย้งกัน นั่นคือ การเร่งไดนามิกขั้นสูง และความสามารถในการทำซ้ำของตำแหน่งระดับไมครอนที่ต่ำกว่า- แม้ว่าฐานหินแกรนิตขนาดใหญ่จะเป็นรากฐานที่มั่นคงในอุดมคติ ส่วนที่เคลื่อนไหวได้ของระบบ-เช่น คานโครงสำหรับตั้งสิ่งของ -รางสไลด์ และขั้นตอนการแปลแผ่นเวเฟอร์- จะต้องเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดแรงเฉื่อย ลดการกระจายความร้อนของมอเตอร์ และป้องกันการหน่วงเวลาของการตกตะกอน
โลหะน้ำหนักเบาแบบดั้งเดิม เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียมมีการขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงและความแข็งค่อนข้างต่ำ ซึ่งทำให้เกิดการโค้งงอแบบไดนามิกระหว่างการเร่งความเร็วสูง- เพื่อเอาชนะปัญหาคอขวดแบบไดนามิกเหล่านี้ ผู้ออกแบบระบบขั้นสูงจึงหันมาใช้เซรามิกเชิงเทคนิคมากขึ้น ส่วนประกอบโครงสร้างที่กำหนดเองของ UNPARALLELED และแบริ่งอากาศที่มีความแม่นยำซึ่งผลิตจากอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงและซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นตัวแทนของจุดสุดยอดของวิศวกรรมวัสดุสมัยใหม่สำหรับขั้นตอนการเคลื่อนไหวที่มีความเร็วสูง-
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) กับวัสดุแบบดั้งเดิม
เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดซิลิคอนคาร์ไบด์จึงกลายเป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของที่มีความเร่งสูง- เราต้องวิเคราะห์ความแข็งจำเพาะของมัน ความแข็งจำเพาะถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของโมดูลัสของ Young ต่อความหนาแน่นของมวล:
ความแข็งจำเพาะ=โมดูลัสของยังหารด้วยความหนาแน่น
ความแข็งจำเพาะที่สูงขึ้นหมายความว่าส่วนประกอบสามารถทนต่อแรงไดนามิกสูงและต้านทานการโค้งงอโดยไม่ต้องเพิ่มมวลที่ไม่จำเป็นให้กับระบบ
เหล็กโครงสร้าง: ความหนาแน่น 7.85 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร โมดูลัสของยัง 210 กิกะปาสกาล-ปาสคาล ความแข็งจำเพาะ 26.7 ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน 12.0 x 10^-6 ต่อเคลวิน
อะลูมิเนียม 6061: ความหนาแน่น 2.70 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร, โมดูลัสของยัง 69 กิกะปาสคาล, ความแข็งจำเพาะ 25.5, สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน 23.0 x 10^-6 ต่อเคลวิน
อลูมินา (บริสุทธิ์ 99 เปอร์เซ็นต์): ความหนาแน่น 3.90 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร, โมดูลัสของ Young 370 Giga-ปาสคาล, ความแข็งจำเพาะ 94.8, สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน 8.0 x 10^-6 ต่อเคลวิน
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC): ความหนาแน่น 3.15 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร, Young's Modulus 410 Giga-ปาสคาล, ความแข็งจำเพาะ 130.1, สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 4.0 x 10^-6 ต่อเคลวิน
ดังที่แสดงในข้อมูลเปรียบเทียบนี้ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งจำเพาะซึ่งมากกว่าเหล็กหรืออลูมิเนียมเกือบห้าเท่า ข้อได้เปรียบทางกายภาพที่น่าทึ่งนี้ช่วยให้วิศวกรที่ไม่มีใครเทียบได้สามารถออกแบบคานโครงสร้างแกนกลวง-ที่มีน้ำหนักเบาและกลวงสำหรับขั้นตอนเวเฟอร์ที่ไม่งอ บิด หรือหย่อนภายใต้อัตราการเร่งความเร็วที่เกิน 2 กรัม (ซึ่งก็คือประมาณ 19.6 เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง)
การออกแบบและฟิสิกส์ของตลับลูกปืนอากาศเซรามิกที่มีความแม่นยำ
แบริ่งลมที่แม่นยำใช้ฟิล์มบางของอากาศแห้งสะอาดที่มีแรงดันเพื่อรองรับน้ำหนักบรรทุกที่กำลังเคลื่อนที่ ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ไร้การเสียดสีอย่างสมบูรณ์- โดยทั่วไปความหนาของฟิล์มอากาศนี้จะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 ไมโครเมตร เนื่องจากฟิล์มอากาศบางมาก การเบี่ยงเบนทางเรขาคณิต ความหยาบ-ระดับไมโคร หรือการบิดเบี้ยวจากความร้อนของพื้นผิวตลับลูกปืนอาจทำให้ตลับลูกปืนพัง ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวของระบบอย่างร้ายแรง
UNPARALLELED จัดการกับความท้าทายนี้ด้วยการผลิตส่วนประกอบตลับลูกปืนลมจากอลูมินาและซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- วัสดุเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการในการใช้งานตลับลูกปืนอากาศ:
ความเสถียรของมิติภายใต้แรงกด: โมดูลัสยืดหยุ่นสูงของเซรามิกช่วยให้แน่ใจว่าหน้าตลับลูกปืนไม่เปลี่ยนรูปภายใต้แรงกดดันเฉพาะจุดสูง (มักจะสูงถึง 0.6 เมกะ-ปาสคาล) ของการจ่ายอากาศอัด
ความต้านทานการขีดข่วนและการสึกหรอ: หากไฟฟ้าขัดข้องและการจ่ายอากาศถูกตัดกะทันหัน แท่นเคลื่อนที่จะสัมผัสโดยตรงกับรางนำ ภายใต้สภาวะการเลื่อนที่แห้ง-เหล่านี้ ตลับลูกปืนโลหะจะน้ำมูกและยึดทันที รางนำทางแบบเซรามิกที่มีความแข็งมาก สามารถทนทานต่อเหตุการณ์การทัชดาวน์ด้วยความเร็วสูง-โดยไม่มีรอยขีดข่วนหรือความเสียหายต่อพื้นผิว
การตกแต่งพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม: ด้วยการเจียรด้วยเพชรและการขัดด้วยเครื่องจักร-ด้วยสารเคมี (CMP) ทำให้ UNPARALLELED สามารถตกแต่งพื้นผิวตัวนำเซรามิกให้มีความหยาบผิว Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.05 ไมโครเมตร พื้นผิวที่เหมือนกระจก-นี้รับประกันช่องว่างอากาศที่สม่ำเสมออย่างสมบูรณ์แบบและไดนามิกของฟิล์มของเหลวที่คาดการณ์ได้สูง
การผลิตและการประกันคุณภาพของรูปทรงเซรามิกเชิงซ้อน
การเผาเซรามิกทางเทคนิคและการตัดเฉือนเป็นกระบวนการที่มีความต้องการสูงอย่างไม่น่าเชื่อ การเผาผงเซรามิกดิบที่อุณหภูมิเกิน 2,000 องศาเซลเซียส ทำให้เกิดการหดตัวอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะต้องคำนวณและควบคุมอย่างระมัดระวัง
ที่ UNPARALLELED โรงงานผลิตของเรามีเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์-แห่ง-ศิลปะ-ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม-เพื่อปรับรูปร่างส่วนประกอบเซรามิกก่อนการเผา ตามด้วย-ระบบการเจียรเพชรที่มีความแม่นยำสูงเพื่อตกแต่งชิ้นส่วนที่เผาแบบแข็งพิเศษ- เราสามารถสร้างโปรไฟล์ทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ รวมถึงหัวจับสุญญากาศในตัวสำหรับการจัดการเวเฟอร์ แคร่อากาศแบบหลาย-}แกน- และกระจกอ้างอิงแบนพิเศษ-สำหรับอินเทอร์เฟอโรเมทด้วยเลเซอร์
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายทั้งหมดได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวดในห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง ISO- ของเรา ด้วยการใช้เลเซอร์อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์และ-เครื่องวัดพิกัดสามมิติ เราจะตรวจสอบว่าส่วนประกอบเซรามิกทุกชิ้นมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตที่ระบุ เพื่อให้แน่ใจว่าจะรวมเข้ากับ-ขั้นตอนมอเตอร์เชิงเส้นรุ่นถัดไปได้อย่างราบรื่น