CN114211630B - 一种硅部件气孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅部件加工技术领域，尤其涉及一种硅部件气孔的加工方法。由于在加工气孔时钻头包括初始钻削、第一过渡钻削、加工钻削、第二过渡钻削以及终端钻削阶段，且在气孔加工的过程中，钻头在初始钻削时的进给速度小于第一过渡钻削时的进给速度、钻头在第一过渡钻削时的进给速度小于加工钻削时的进给速度、钻头在加工钻削时的进给速度大于第二过渡钻削时的进给速度、钻头在第二过渡钻削时的进给速度大于终端钻削时的进给速度，由此降低了气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度进而提高了硅部件上气孔的加工精度同时提高用于加工气孔的刀具的使用寿命，降低了硅部件气孔的加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及硅部件加工技术领域，尤其涉及一种硅部件气孔的加工方法。
背景技术
国内集成电路发展势头迅猛，带动了半导体硅材料的发展，在半导体产业中，等离子刻蚀机属于核心设备，仅装配零件就高达10万余个，其中硅部件(包括硅环和硅电极)的制造难度较高。
现有的硅部件正逐步向精细化发展，尺寸不断减小对硅部件的加工提出了更高的要求。其中，对硅部件的加工工艺要求主要体现在参数精确控制上，如硅部件表面及边缘的粗糙度以及气孔内部机械损伤厚度和气孔边缘形貌等。
因此，亟需一种硅部件气孔的加工方法，用于降低气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种硅部件气孔的加工方法，能够降低气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度以提高硅部件上气孔的加工精度同时提高用于加工气孔的刀具的使用寿命，进而降低了硅部件气孔的加工成本。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种硅部件气孔的加工方法，包括如下步骤：
S1、钻头按照机床加工中心程序指令，移动至硅部件上方的待加工气孔的中心的初始位置；
S2、当钻头进行初始钻削时，钻头的进给速度为T1mm/min，钻削深度为L1mm；
S3、当初始钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行第一过渡钻削，此时钻头的进给速度为T2mm/min，钻削深度为L1+L2mm，其中T1<T2；
S4、当第一过渡钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行加工钻削，此时钻头的进给速度为T3mm/min，钻削深度为L1+L2+L3mm，其中T2<T3；
S5、当加工钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行第二过渡钻削，此时钻头的进给速度为T4mm/min，钻削深度为L1+L2+L3+L4mm，其中T4<T3；
S6、当第二过渡钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行终端钻削，此时钻头的进给速度为T5mm/min，钻削深度为L1+L2+L3+L4+L5mm，其中T5<T4，L1+L2+L3+L4+L5>待加工气孔的深度。
优选地，在S2中：当钻头处于初始钻削阶段时，T1为4-7mm/min，L1为钻头的钻尖长度。
优选地，在S3中：当钻头处于第一过渡钻削阶段时，T2为7-9mm/min，L2为0.2-0.3mm。
优选地，在S4中：当钻头处于加工钻削阶段时，T3为11-13mm/min。
优选地，在S5中：当钻头处于第二过渡钻削阶段时，T4为7-9mm/min，L4为0.2-0.3mm。
优选地，在S6中：当钻头处于终端钻削阶段时，T5为4-7mm/min，L5为0.2-0.3mm。
优选地，在S1-S6中：钻头包括依次连接的钻尖、钻削部以及刀柄；钻削部与刀柄通过连接部连接，连接部为截头圆锥；截头圆锥的锥角为50°-60°。
优选地，在S1-S6中：钻尖的引导角为130°-135°。
优选地，在S1-S6中：钻尖与钻削部连接处通过圆角过渡，圆角的半径为0.15-0.2mm。
优选地，在S1-S6中：钻头的公称直径为0.45-0.8mm。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明的提供的一种硅部件气孔的加工方法，由于在加工气孔时钻头包括初始钻削、第一过渡钻削、加工钻削、第二过渡钻削以及终端钻削阶段，且在气孔加工的过程中，钻头在初始钻削时的进给速度小于第一过渡钻削时的进给速度、钻头在第一过渡钻削时的进给速度小于加工钻削时的进给速度、钻头在加工钻削时的进给速度大于第二过渡钻削时的进给速度、钻头在第二过渡钻削时的进给速度大于终端钻削时的进给速度，由此降低了气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度进而提高了硅部件上气孔的加工精度同时提高用于加工气孔的刀具的使用寿命，降低了硅部件气孔的加工成本。且在两阶段之间机床加工中心均带动钻头回到初始位置通过冷却液对钻头进行冷却，且冷却液经过气孔将气孔内的加工碎屑冲出，由此进一步提高了钻头的使用寿命且提高了硅部件的加工精度。
附图说明
图1为本发明硅部件气孔的加工方法中钻头的结构示意图；
图2为图1中的A部分的放大示意图；
图3为未使用本发明加工方法钻出的气孔的显微镜图；
图4为使用本发明硅部件气孔的加工方法的显微镜图。
【附图标记说明】
1：钻尖；11：钻肩；2：钻削部；3：连接部；4：刀柄；
D：公称直径；α：引导角；β：扶正角；γ：锥角。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。其中，本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图1的定向为参照。
本发明提供了一种硅部件气孔的加工方法，包括如下步骤：
S1、钻头按照机床加工中心程序指令，移动至硅部件上方的待加工气孔的中心的初始位置；
S2、当钻头进行初始钻削时，钻头的进给速度为T1mm/min，钻削深度为L1mm，其中，T1为4-7mm/min，L1为钻头的钻尖1长度，其中钻尖1长度可根据钻头的公称直径D计算得出，在本实施例中钻头的公称直径D优选为0.45-0.8mm；
S3、当初始钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行第一过渡钻削，此时钻头的进给速度为T2mm/min，钻削深度为L1+L2mm，其中T1<T2，T2为7-9mm/min，L2为0.2-0.3mm；
S4、当第一过渡钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行加工钻削，此时钻头的进给速度为T3mm/min，钻削深度为L1+L2+L3mm，其中T2<T3，T3为11-13mm/min；
S5、当加工钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行第二过渡钻削，此时钻头的进给速度为T4mm/min，钻削深度为L1+L2+L3+L4mm，其中T4<T3，T4为7-9mm/min，L4为0.2-0.3mm；
S6、当第二过渡钻削完毕，机床加工中心带动钻头回到初始位置，冷却液流过钻头及气孔后，钻头进行终端钻削，此时钻头的进给速度为T5mm/min，钻削深度为L1+L2+L3+L4+L5mm，其中T5<T4，T5为4-7mm/min，L5为0.2-0.3mm，应当说明的是，L1+L2+L3+L4+L5即总钻削深度大于待加工气孔的深度，初始位置为钻头与待加工硅部件接触位置，在S1-S6中钻削深度为钻头从初始位置向下移动距离，通过本实施例提供的硅部件气孔的加工方法可在厚度为6-11mm的硅部件上加工气孔。
由于在两阶段之间机床加工中心均带动钻头回到初始位置通过冷却液对钻头进行冷却，且冷却液经过气孔将气孔内的加工碎屑冲出，由此提高了钻头的使用寿命且提高了硅部件的加工精度。
本实施例提供的一种硅部件气孔的加工方法，由于在加工气孔时钻头包括初始钻削、第一过渡钻削、加工钻削、第二过渡钻削以及终端钻削阶段，且在气孔加工的过程中，钻头在初始钻削时的进给速度小于第一过渡钻削时的进给速度、钻头在第一过渡钻削时的进给速度小于加工钻削时的进给速度、钻头在加工钻削时的进给速度大于第二过渡钻削时的进给速度、钻头在第二过渡钻削时的进给速度大于终端钻削时的进给速度，通过在钻削时使用过渡形式的进给速度，由此降低了气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度进而提高了硅部件上气孔的加工精度同时提高用于加工气孔的刀具的使用寿命，降低了硅部件气孔的加工成本。
如图1所示，在本实施例中，钻头包括依次连接的钻尖1、钻削部2以及刀柄4，钻削部2与刀柄4通过连接部3连接，连接部3为截头圆锥，截头圆锥的锥角γ为50°-60°，如截头圆锥的锥角γ过大，连接部3与钻削部2的连接处易造成应力集中，在实际应用的过程中截头圆锥的锥角γ为50°，由此增加了钻削部与刀柄4之间的连接强度，避免了钻头的折断，为了进一步增加钻头的使用寿命，钻削部与连接部3之间通过圆角过渡，圆角的半径为3mm。
如图2所示，钻尖1的引导角α为130°-135°，在本实施例中优选130°，在减小钻削阻力的同时增加了定位面积，使钻头在初始钻削时能够准确定位。其中，钻尖的扶正角β为60°，使得整个钻孔过程中切削阻力明显下降。
如图2所示，钻尖1与钻削部2连接处为钻肩11通过圆角过渡，圆角的半径为0.15-0.2mm，避免了钻尖1与钻削部2连接处的磨损进而提高了钻头的使用寿命。
通过本实施例提供的硅部件气孔的加工方法，当选用钻头的公称直径D为0.45mm，钻削部的有效切削长度为7mm时，钻头的总加工深度≥60000mm；当选用钻头的公称直径D为0.45mm，钻削部的有效切削长度为11mm时，钻头的总加工深度≥30000mm，进而提高了钻头的使用寿命。
实施例：
以10mm厚度电极为例，气孔直径为0.45mm。
其中，初始钻削的进给速度T1为5mm/min、切削深度L1为0.2mm即钻尖的高度，第一过渡钻削的进给速度T2为7mm/min、切削深度L2为0.3mm、加工钻削的进给速度T3为12mm/min、切削深度L3为9.3mm、第二过渡钻削的进给速度T4为7mm/min、切削深度L4为0.3mm，以及终端钻削进给速度T5为5mm/min、切削深度L5为0.2mm。
当在加工钻削完成时，钻头总的加工深度为L1、L2、L3之和9.8mm接近电极的厚度，此时将进给速度降至7mm/min从而使钻头在工作时的振动减小提高加工精度，在第二过渡钻削阶段时，钻头总的加工深度为L1、L2、L3、L4之和10.1，由于钻头的钻尖部分伸出气孔此时钻头的振动增加，由于在本实施例中终端钻削时进给速度进一步减小，进而减轻钻头的振动，由此降低了气孔内部的机械损伤厚度改善气孔边缘的精度进而提高了硅部件上气孔的加工精度。
图3为未使用本发明加工方法钻出的气孔的显微镜图，图4为使用本发明硅部件气孔的加工方法的显微镜图在硅部件上加工的气孔的圆度及表面形态明显加强。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种硅部件气孔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、钻头按照机床加工中心程序指令，移动至硅部件上方的待加工气孔的中心的初始位置；
S2、当所述钻头进行初始钻削时，所述钻头的进给速度为T1 mm/min，所述钻削深度为L1mm，所述T1为4-7mm/min；
S3、当所述初始钻削完毕，所述机床加工中心带动所述钻头回到初始位置，冷却液流过所述钻头及所述气孔后，所述钻头进行第一过渡钻削，此时所述钻头的进给速度为T2 mm/min，所述钻削深度为L1+L2mm，其中所述T1<T2；所述T2为7-9mm/min；
S4、当所述第一过渡钻削完毕，所述机床加工中心带动所述钻头回到初始位置，冷却液流过所述钻头及所述气孔后，所述钻头进行加工钻削，此时所述钻头的进给速度为T3 mm/min，所述钻削深度为L1+L2+L3mm，其中所述T2<T3；所述T3为11-13mm/min；
S5、当所述加工钻削完毕，所述机床加工中心带动所述钻头回到初始位置，冷却液流过所述钻头及所述气孔后，所述钻头进行第二过渡钻削，此时所述钻头的进给速度为T4mm/min，所述钻削深度为L1+L2+L3+L4mm，其中所述T4<T3；所述T4为7-9mm/min；
S6、当所述第二过渡钻削完毕，所述机床加工中心带动所述钻头回到初始位置，冷却液流过所述钻头及所述气孔后，所述钻头进行终端钻削，此时所述钻头的进给速度为T5 mm/min，所述T5为4-7mm/min，所述钻削深度为L1+L2+L3+L4+L5 mm，其中所述T5<T4，L1+L2+L3+L4+L5>待加工气孔的深度。
2.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S2中：
当所述钻头处于所述初始钻削阶段时，所述L1为所述钻头的钻尖长度。
3.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S3中：
当所述钻头处于所述第一过渡钻削阶段时，所述L2为0.2-0.3mm。
4.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S5中：
当所述钻头处于所述第二过渡钻削阶段时，所述L4为0.2-0.3mm。
5.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S6中：
当所述钻头处于所述终端钻削阶段时，所述L5为0.2-0.3mm。
6.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S1-S6中：
所述钻头包括依次连接的钻尖、钻削部以及刀柄；
所述钻削部与所述刀柄通过连接部连接，所述连接部为截头圆锥；
所述截头圆锥的锥角为50°-60°。
7.如权利要求6所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S1-S6中：
所述钻尖的引导角为130°-135°。
8.如权利要求7所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S1-S6中：
所述钻尖与所述钻削部连接处通过圆角过渡，所述圆角的半径为0.15-0.2mm。
9.如权利要求1所述的硅部件气孔的加工方法，其特征在于：在所述S1-S6中：
所述钻头的公称直径为0.45-0.8mm。
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