مقدمه: نیاز به دینامیک سرعت بالا-و استحکام شدید
در دنیای-با توان بالای بازرسی ویفر نیمه هادی، لیتوگرافی صفحه تخت (FPD) و بسته بندی پیشرفته، سیستم های موقعیت یابی باید دو هدف مهندسی متضاد را متعادل کنند: شتاب دینامیکی شدید و تکرارپذیری موقعیت یابی زیر{1} میکرو. در حالی که پایههای گرانیتی عظیم یک پایه ثابت ایدهآل را فراهم میکنند، قسمتهای متحرک سیستم-مانند تیرهای دروازهای،-لغزهای متقاطع، و مراحل ترجمه ویفر-باید تا حد امکان سبک باشند تا اینرسی به حداقل برسد، اتلاف گرمای موتور کاهش یابد و از تأخیرهای زمانی ته نشینی جلوگیری شود.
فلزات سبک وزن سنتی مانند آلومینیوم و تیتانیوم از انبساط حرارتی بالا و سفتی نسبتاً کم رنج میبرند که منجر به خمش دینامیکی در حین حرکات با شتاب بالا میشود. برای غلبه بر این تنگناهای پویا، طراحان سیستم های پیشرفته به طور فزاینده ای از سرامیک های فنی استفاده می کنند. اجزای ساختاری سفارشی UNPARALLELED وبلبرینگ هوا دقیقساخته شده از آلومینا با خلوص بالا و کاربید سیلیکون (SiC)، نشان دهنده اوج مهندسی مواد مدرن برای مراحل حرکت با سرعت بالا است.
کاربید سیلیکون (SiC) در مقابل مواد سنتی
برای درک اینکه چرا سیلیکون کاربید به ماده انتخابی برای سیستمهای دروازهای با شتاب بالا- تبدیل شده است، باید سختی خاص آن را تجزیه و تحلیل کنیم. سختی ویژه به عنوان نسبت مدول یانگ به چگالی جرم تعریف می شود:
سفتی خاص=مدول یانگ تقسیم بر چگالی
سختی ویژه بالاتر به این معنی است که یک جزء می تواند نیروهای دینامیکی بالا را تحمل کند و در مقابل خمش مقاومت کند بدون اینکه جرم غیر ضروری به سیستم اضافه کند.
فولاد سازه ای: چگالی 7.85 گرم بر سانتی متر مکعب، مدول یانگ 210 گیگا-پاسکال، سختی ویژه 26.7، ضریب انبساط حرارتی 12.0 x 10^-6 بر کلوین.
آلومینیوم 6061: چگالی 2.70 گرم بر سانتی متر مکعب، مدول یانگ 69 گیگا{3}}پاسکال، سفتی ویژه 25.5، ضریب انبساط حرارتی 23.0 x 10^-6 در کلوین.
آلومینا (99 درصد خالص): چگالی 3.90 گرم بر سانتی متر مکعب، مدول یانگ 370 گیگا{3}}پاسکال، سفتی ویژه 94.8، ضریب انبساط حرارتی 8.0 x 10^-6 در هر کلوین.
کاربید سیلیکون (SiC): چگالی 3.15 گرم بر سانتی متر مکعب، مدول یانگ 410 گیگا-پاسکال، سفتی ویژه 130.1، ضریب انبساط حرارتی 4.0 x 10^-6 در کلوین.
همانطور که در این داده های مقایسه نشان داده شده است، کاربید سیلیکون دارای سختی خاصی است که تقریباً پنج برابر بیشتر از فولاد یا آلومینیوم است. این مزیت فیزیکی چشمگیر به مهندسان بینظیر اجازه میدهد تا تیرهای ساختاری هستهای سبک وزن-برای مراحل ویفر طراحی کنند که در سرعتهای شتاب بیش از 2 گرم (که تقریباً 19.6 متر بر ثانیه مربع است) خم نمیشوند، نمیپیچند یا نمیافتند.
طراحی و فیزیک بلبرینگ های هوا سرامیکی دقیق
یاتاقانهای هوای دقیق از یک لایه نازک هوای خشک و تمیز تحت فشار برای پشتیبانی از محموله متحرک استفاده میکنند و به حرکت کاملاً بدون اصطکاک و سایش صفر- دست مییابند. ضخامت این فیلم هوا معمولا بین 5 تا 10 میکرومتر است. از آنجایی که لایه هوا بسیار نازک است، هرگونه انحراف هندسی، ناهمواری کوچک، یا اعوجاج حرارتی سطح یاتاقان میتواند باعث از کار افتادن یاتاقان و در نتیجه خرابی سیستم فاجعهبار شود.
UNPARALLELED این چالش را با تولید اجزای یاتاقان هوا از آلومینا و سیلیکون کاربید{0}با خلوص بالا برطرف میکند. این مواد چندین مزیت حیاتی در کاربردهای بلبرینگ هوا دارند:
پایداری ابعادی تحت فشار: مدول الاستیک بالای سرامیک ها تضمین می کند که صفحات یاتاقان تحت فشارهای موضعی بالا (اغلب تا 0.6 مگا{1}}پاسکال) هوای فشرده تغییر شکل نمی دهند.
مقاومت در برابر خراش و سایش: اگر قطع برق رخ دهد و جریان هوا به طور ناگهانی قطع شود، مرحله متحرک مستقیماً با ریل راهنما تماس خواهد گرفت. تحت این شرایط خشک{1}}لغزش، بلبرینگهای فلزی فوراً زخم میشوند و میگیرند. ریلهای راهنمای سرامیکی، با سختی فوقالعادهای که دارند، میتوانند-از حوادث برخورد با سرعت بالا بدون خراش یا آسیب سطح جان سالم به در ببرند.
سطح عالی: از طریق سنگ زنی الماس و پولیش مکانیکی شیمیایی (CMP)، UNPARALLELED سطوح هدایت کننده سرامیکی را تا زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.05 میکرومتر تکمیل می کند. این روکش آینه{3}}شکاف هوای کاملاً یکنواخت و دینامیک فیلم سیال بسیار قابل پیش بینی را تضمین می کند.
ساخت و تضمین کیفیت هندسه های سرامیکی پیچیده
زینترینگ و ماشینکاری سرامیک های فنی یک فرآیند فوق العاده سخت است. تف جوشی پودرهای سرامیکی خام در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد باعث انقباض قابل توجهی می شود که باید به دقت محاسبه و کنترل شود.
در UNPARALLELED، مرکز تولید ما مجهز به مراکز ماشینکاری پیشرفتهای---سبز-است که قبل از زینترینگ، اجزای سرامیکی را شکل میدهند و بهدنبال آن سیستمهای سنگزنی الماس با دقت بالا برای تکمیل قطعات{5}سخت زینتر شده است. ما قادر به تولید نمایههای هندسی پیچیده، از جمله چاکهای خلاء یکپارچه برای جابجایی ویفر، -هوای چند محوره-کالسکه شناور، و آینههای مرجع فوق-برای تداخل سنجی لیزری هستیم.
همه محصولات نهایی در آزمایشگاههای دارای گواهی ISO{0}}ما تحت آزمایشهای دقیق قرار میگیرند. با استفاده از تداخلسنجهای لیزری و دستگاههای اندازهگیری مختصات سهبعدی، تأیید میکنیم که هر جزء سرامیکی با تلورانسهای هندسی مشخصشده خود مطابقت دارد و از یکپارچگی یکپارچه در مراحل بعدی موتور خطی- شما اطمینان میدهیم.