Sildīšanas plāksnei optiskajai savienošanai vai pusvadītāju plāksnīšu apstrādei jābūt ne tikai "plakanai", bet arī plakanai dažu mikrometru robežās. Specifikācijas valoda šim nolūkam ir Total Indicated Runout, un, pareizi norādot to uz zīmējuma, tiek noteikts viss ražošanas process. Slikti norādīts līdzenums var izraisīt nevienmērīgu kontaktu, lokalizētus karstos punktus un noraidītas detaļas. Labi-noteikts TIR nodrošina, ka sildīšanas plāksne nodrošina vienmērīgu siltuma pārnesi visā darba virsmā-kas ir neapspriežama prasība precīzos lietojumos.
Kas ir kopējā norādītā noplūde (TIR) uz sildīšanas plāksnes?
Total Indicated Runout ir maksimālās virsmas augstuma izmaiņas, ko mēra ar skalas indikatoru, kad daļa tiek pagriezta vai skenēta noteiktā apgabalā. Plakanai apsildes plāksnei TIR būtībā ir līdzenuma un paralēlisma rādītājs. Indikators tiek iestatīts uz nulli atskaites punktā, pēc tam pārvietots pa plāksnes darba virsmu. Jebkura novirze-virsotne vai ieleja-tiek reģistrēta. Atšķirība starp augstāko un zemāko rādījumu norādītajā mērījumu diapazonā ir TIR vērtība.
Specifikācija TIR < 0,025 mm (25 mikrometri) uz 300 mm diametra plāksnes nozīmē, ka neviens virsmas punkts nenovirzās no atskaites plaknes vairāk par ±0,0125 mm. Īpaši precīziem lietojumiem var būt nepieciešamas tik zemas TIR vērtības kā 0,010 mm vai pat 0,005 mm. Nepieciešamā TIR parasti ir balstīta uz apstrādājamās daļas biezuma pielaidi vai laminēšanas vai līmēšanas procesam nepieciešamo spraugas kontroli. Plānām, jutīgākām daļām (piemēram, pusvadītāju plāksnēm, optiskajam stiklam) ir nepieciešams stingrāks TIR.
Kāpēc saspringts TIR ir izaicinājums plākšņu sildīšanai
Sildīšanas plāksne nav vienkārša metāla plāksne. Tajā ir iestrādāti sildelementi (ielieti-vai iespiesti rievās) vai arī tas ir urbts kārtridžu sildītājiem. Tam var būt termopāra akas, montāžas atveres un dzesēšanas kanāli. Ražošanas process-apstrāde, metināšana, termiskā apstrāde-izraisa iekšēju spriegumu. Šie spriegumi tiek atbrīvoti, kad plāksne tiek uzkarsēta līdz darba temperatūrai, izraisot deformāciju. Plāksne, kas istabas temperatūrā mērīta pilnīgi plakana, var izliekties par 0,1 mm vai vairāk 150 grādu leņķī.
Praksēlīdzenums ir no temperatūras{0}}atkarīga īpašība sildīšanas plāksnē. Tāpēc ar TIR norādīšanu vien nepietiek. Jānorāda arī temperatūra, kurā tiek veikts mērījums. Precīzijas sildīšanas plāksne jānorāda ar TIR, ko mēra vai nu apkārtējā temperatūrā (ar zināmu, pieņemamu novirzi darba temperatūrā), vai ideālā gadījumā mēra paredzētajā darba temperatūrā.
Procesa soļi, lai iegūtu precīzu TIR
Lai sasniegtu TIR specifikāciju, kas ir mazāka par 0,025 mm, nepieciešama rūpīgi plānota ražošanas darbību secība.
1. Stress{1}}Atbrīvots tukšs materiāls
Izejmateriāls -parasti alumīnija sakausējums (piem., 6061-T6 vai 7075) vai tērauds (piem., viegls tērauds vai nerūsējošais)-pirms precīzas apstrādes ir jāatbrīvo no spriedzes-. Kā-saņemtajā stieņa vai plākšņu materiālā bieži ir velmēšanas vai ekstrūzijas rezultātā radušies atlikušie spriegumi. Termisko spriegumu mazinoša uzsūkšanās (piemēram, 2–4 stundas 340 grādu temperatūrā alumīnijam vai 600 grādiem tēraudam), kam seko lēna dzesēšana, atbrīvo šos spriegumus. Bez šī posma turpmākā apstrāde līdzsvaros sprieguma lauku, un plāksne deformēsies, kad sildītājs tiks ieslēgts.
2. Neapstrādāta apstrāde un sildītāja iegulšana
Plāksne ir rupji apstrādāta līdz gandrīz{0}}neto izmēriem. Ir uzstādīti sildelementi (piem., ielieti smilšu veidnē, lai ielietu -sildītājos, vai iespiesti mehāniski apstrādātās rievās). Šis solis rada jaunus spriegumus, ko izraisa siltuma izplešanās atšķirības starp sildītāja apvalku un plāksnes materiālu. Precīziem TIR lietojumiem sildītājs bieži tiek ieliets atsevišķā alumīnija serdenē, kas pēc tam atkal tiek atbrīvots-spriegums pirms galīgās virsmas uzklāšanas.
3. Termiskā spriedze-Atbrīvošana pēc montāžas
Kad sildelementi ir pilnībā iestrādāti vai nostiprināti, viss plākšņu komplekts tiek pakļauts citam spriedzi{0}}atbrīvojošam termiskam ciklam. Tas ir ļoti svarīgi. Siltums no pašiem elementiem šī cikla laikā (kas tiek darbināts līdz temperatūrai, kas pārsniedz paredzēto darba temperatūru) mākslīgi noveco mezglu un atslābina diferenciālos spriegumus. Šo procesu dažreiz sauc par "termisko ciklu" vai "pirms-stabilizāciju".
4. Precīzijas slīpēšana
Darba virsma ir slīpēta uz liela-formāta virsmas slīpmašīnas vai dubultdisku{1}}dzirnaviņas. Slīpējot tiek noņemti tikai pēdējie 0,2–0,5 mm materiāla, sasniedzot virsmas apdari (Ra) 0,8 µm vai labāku un līdzenumu, kas tuvojas mašīnas iespējām. Plāksnēm ar diametru līdz 600 mm moderna virsmas slīpmašīna var sasniegt TIR<0.010 mm under controlled conditions.
5. Pēdējais apgriešana (pēc izvēles)
TIR specifikācijām, kas ir stingrākas par 0,010 mm (piemēram,<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 norādīšana inženiertehniskajā rasējumā
Lai veiksmīgi iegādātos precizitātes prasībām atbilstošu apkures plāksni, TIR specifikācijai jābūt nepārprotamai un pilnīgai. Parastā zīmēšanas norāde varētu būt šāda:
"Darba virsmas kopējais norādītais noskrējiens (TIR) nedrīkst pārsniegt 0,020 mm, mērot saskaņā ar ASME Y14.5M-1994. Mērījumus veic ar plāksni, kas stabilizēta 100 grādos ± 5 grādos visā darba virsmā, ko nosaka diametrs D. Nav pieļaujama vietējā novirze, kas pārsniedz 0,010 mm jebkurā kvadrātā."
Galvenie elementi:
TIR ierobežojums.
Mērījumu standarts (ASME Y14.5 vai ISO 1101).
Temperatūra, kurā tiek veikts mērījums (istabas temperatūra, darba temperatūra vai abi).
Platība, uz kuras attiecas TIR (piemēram, "visai darba virsmai" vai "plāksnītes centrālajos 80% robežās").
Jebkura papildu "lokālā līdzenuma" prasība (piemēram, viļņojuma kontrole).
Nekad nenorādiet TIR, nenorādot temperatūru.Plāksne, kas ir plakana istabas temperatūrā, var nebūt plakana pie 150 grādiem. Svarīgiem lietojumiem ražotājam ir jāiesniedz plakanuma karte gan apkārtējā, gan darba temperatūrā.
TIR saskaņošana ar pieteikumu
Nepieciešamā TIR ir jābalsta uz biezuma pielaidi un apstrādājamās daļas atbilstību.
Thick, rigid parts (e.g., metal sheets >3 mm)– TIR 0,05–0,10 mm virs 500 mm var būt pieņemams, jo daļa atbilst vai termopasta aizpildīs spraugas.
Plānas, elastīgas plēves vai vafeles (<0.5 mm)– TIR jābūt<0.025 mm. For semiconductor wafers processed on a vacuum chuck, TIR <0.010 mm is typical.
Optiskais kontakts (bez līmes)– TIR<0.005 mm (lapping required).
Laminēšana ar cietām pamatnēm– TIR<0.020 mm over the laminate area to avoid voids.
Pārbaudes metodes
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), precīzākus datus nodrošina koordinātu mērīšanas iekārta (CMM) vai lāzera interferometrs.
Ja plāksne ir norādīta ar TIR mērīšanu darba temperatūrā, ir jāveic kontrolēta karsēšanas pārbaude. Plāksne tiek pieslēgta līdz apkopes iestatītajai vērtībai, tai ļauj stabilizēties (parasti 30–60 minūtes), un pēc tam TIR mēra, izmantojot karstumizturīgu indikatoru vai bezkontakta lāzera pārvietošanās sensoru. Indikatora statīva termiskā izplešanās ir jākoriģē.
Biežākās kļūdas TIR norādīšanā
Pārāk{0}}norādīts– TIR pieprasīšana<0.005 mm when the application only requires 0.05 mm adds unnecessary cost (lapping is expensive).
Aizmirstot temperatūru– TIR, kas norādīts bez mērījuma temperatūras, ir neskaidrs. Ražotājs var piegādāt telpas-temperatūras-plakanu plāksni, kas ekspluatācijas laikā nepieņemami izliekas.
Montāžas caurumu ignorēšana– TIR specifikācijā jānorāda, vai mērījums ietver laukumu tieši virs stiprinājumu caurumiem vai arī šīs zonas ir izslēgtas. Skrūvju caurumi lokāli deformē virsmu, ja skrūves ir pārāk pievilktas. Zīmējumā jānorāda montāžas griezes momenta vērtības.
Nav vietējās līdzenuma kontroles– Plāksne var sasniegt globālo TIR 0,025 mm, taču tai joprojām ir ass 0,020 mm izciļņa virs 10 mm apļa -“viļņainības” problēma. Papildu norādes “līdzenums virs jebkura 25 mm kvadrāta” to novērš.
TIR pievilkšanas ietekme uz izmaksām
Attiecība starp TIR specifikāciju un ražošanas izmaksām nav{0}}lineāra. Plāksne ar 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.
Tāpēc inženierim, kas norāda plāksnīti, ir jānosaka minimālais pieņemamais TIR, pamatojoties uz procesa fiziku, un pēc tam jāpievieno neliela drošības rezerve,{0}}bet nav jāpieprasa nevajadzīgi stingra pielaide.
Materiāla izvēles loma
Alumīnijs (6061 vai 7075) ir visizplatītākais sildīšanas plākšņu materiāls, jo tam ir augsta siltumvadītspēja un viegla apstrāde. Tomēr alumīnijam ir salīdzinoši augsts termiskās izplešanās koeficients (23 µm/m·K) un zema stingrība. Lielas alumīnija plāksnes (piem., 600 mm diametrā) noslīdēs zem sava svara, ja tās netiks pareizi atbalstītas. Īpaši stingrām TIR prasībām var izmantot tērauda (16 µm/m·K) vai alumīnija -silīcija karbīda kompozītmateriālus, taču tie ir smagāki vai dārgāki.
Kopsavilkums: Zīmējums kā izpildes līgums
Norādotkopējā norādītā noplūdes sildīšanas plāksnes specifikācijas precizitātepareizi nodrošina, ka plāksne patiešām veiks savu darbu, nodrošinot vienmērīgu kontaktu un siltumu, un ka ražošanas process atbilst šim standartam. Zīmējums ir līgums par izpildi, un precizitātes prasības ir skaidri jāpaziņo. Nosakot TIR robežvērtību, mērījumu temperatūru, piemērojamo laukumu un visus vietējos līdzenuma ierobežojumus, inženieris nodrošina ražotājam nepārprotamu mērķi. Rezultāts ir sildīšanas plāksne, kas nodrošina paredzamu precizitātes pielietojumu-gan optisko lēcu savienošanu, gan pusvadītāju plāksnīšu apstrādi, gan elastīgo ķēžu laminēšanu. Plakanums šādā darbā nav greznība; tas ir procesa veicinātājs.
