Kā noteikt sildīšanas plāksni ar noteiktu kopējo norādīto noplūdi (TIR) ​​precīzai lietošanai?

Sildīšanas plāksnei optiskajai savienošanai vai pusvadītāju plāksnīšu apstrādei jābūt ne tikai "plakanai", bet plakanai dažu mikronu robežās. Specifikācijas valoda tam ir Total Indicated Runout . Pareiza tā iegūšana zīmējumā nosaka visu ražošanas procesu. Slikti definēts līdzenums var nodrošināt nevienmērīgu kontaktu, karstas vietas un noraidītas detaļas. Labi definēts TIR nodrošina vienmērīgu siltuma pārnesi no sildīšanas plāksnes visā darba zonā – tas ir absolūti nepieciešams, ja spēles nosaukums ir precizitāte. TIR vai kopējais norādītais noplūde uz sildīšanas plāksnes? Total Indicated Runout ir maksimālās virsmas augstuma svārstības, ko nosaka skalas indikators, kad daļa tiek pagriezta vai skenēta noteiktā apgabalā. Plakanai apsildes plāksnei TIR patiešām ir līdzenuma un paralēlisma mērs. Indikators ir iestatīts uz nulli attiecībā pret atskaites punktu un pēc tam pārvietots pa plāksnes darba virsmu. Visas izmaiņas - maksimums vai minimums - ir atzīmētas. TIR vērtība ir starpība starp augstāko un zemāko rādījumu norādītajā mērījumu diapazonā. Kritērijs TIR < 0,025 mm (25 mikrometri) pāri 300 mm diametra plāksnei nozīmē, ka neviens virsmas punkts neatrodas tālāk par ± 0,0125 mm no atskaites plaknes. Ultra-precizitātes lietojumos var būt nepieciešamas TIR vērtības 0,010\\;mm vai pat 0,005\\;mm. Nepieciešamo TIR bieži nosaka apstrādājamā objekta biezuma pielaide vai laminēšanas vai līmēšanas procesam nepieciešamā spraugas kontrole. Plānām, jutīgākām daļām (piemēram, pusvadītāju plāksnēm, optiskajam stiklam) ir nepieciešams šaurāks TIR. Kāpēc ir grūti iegūt stingru TIR sildīšanas plāksnēm Sildīšanas plāksne nav tikai metāla plāksne. Tas ir aprīkots ar ielietām-vai iespīlētām-rievām sildelementiem vai urbts kārtridžu sildītājiem. Tam var būt termopāra akas, montāžas atveres un dzesēšanas kanāli. Iekšējo spriedzi rada ražošanas procesa - apstrāde, metināšana, termiskā apstrāde. Šie spriegumi tiek atbrīvoti, kad plāksne tiek uzkarsēta līdz darba temperatūrai, radot deformāciju. Plāksne, kas ir plakana normālā temperatūrā, var izliekties par 0,1 mm vai vairāk 150 C temperatūrā. Praksē plakanums ir no temperatūras atkarīga sildīšanas plāksnes iezīme. Tādējādi ar TIR vien nepietiek, lai precizētu. Jānorāda temperatūra, kurā tiek veikts mērījums. Precīzijas sildīšanas plāksne jāprecizē ar TIR, ko mēra vai nu apkārtējā temperatūrā (ar zināmu, pieņemamu novirzi darba temperatūrā), vai labāk, mērot paredzamajā darba temperatūrā. Procesa soļi, lai iegūtu precizitāti TIR Lai sasniegtu TIR standartu, kas ir mazāks par 0,025 mm, ir nepieciešama labi pārdomāta ražošanas darbību sērija. 1. Nospriegots tukšs materiāls Pirms jebkuras precīzas apstrādes izejmateriālam, parasti alumīnija sakausējumam (piemēram,. 6061-T6 vai 7075) vai tēraudam (piemēram, nerūsējošam tēraudam) ir jābūt nerūsējošam. Saņemtā stieņa vai plākšņu materiāla atlikušais spriegums{49}}ir bieži sastopams velmēšanas vai ekstrūzijas dēļ. Šos sasprindzinājumus var mazināt, mērcējot (piemēram, 2-4 stundas 340C temperatūrā alumīnijam vai 600C tēraudam) un lēnu dzesēšanu. Bez šī procesa turpmākā apstrāde nelīdzsvaros sprieguma lauku un plāksne deformēsies, kad sildītājs tiek iedarbināts.. 2. Sildītāju neapstrādāta apstrāde un iegulšana Plāksne ir neapstrādāta, līdz gandrīz neto izmēriem. Sildelementi ir novietoti (piemēram, ielieti smilšu veidnē, lai ielietu -sildītājos vai iespiesti mehāniski apstrādātās rievās). Šis posms rada jaunu spiedienu, pateicoties siltuma izplešanās atšķirībai starp sildītāja apvalku un plāksnes materiālu. Precīziem TIR lietojumiem sildītājs bieži tiek izliets atsevišķā alumīnija serdenē un atkal tiek noņemts spriegums-pirms galīgās virsmas uzklāšanas. 3. Pēc-Montāžas termiskais spriegums-Atbrīvojums Kad sildelementi ir pilnībā implantēti vai nostiprināti, visam plākšņu komplektam tiek veikts vēl viens spriedzes mazināšanas termiskais cikls. Tas ir svarīgi. Šajā ciklā paši elementi tiek uzkarsēti līdz temperatūrai, kas pārsniedz norādīto darba temperatūru, un to radītais siltums mākslīgi noveco mezglu un atslābina diferenciālo spriegumu. To dažreiz sauc par "termisko ciklu" vai "priekš-stabilizāciju". 4. Precīza slīpēšana Darba virsma tiek slīpēta ar liela-formāta virsmas slīpmašīnu vai dubultdisku slīpmašīnu. Slīpējot tiek noņemti tikai pēdējie 0,2 līdz 0,5 mm materiāla un tiek iegūta virsmas apdare (Ra) 0,8 µm vai lielāka un līdzenums, kas tuvojas mašīnas jaudai. Saskaņā ar regulētiem iestatījumiem mūsdienu virsmas slīpmašīna var radīt TIR<0.010 mm for plates up to 600 mm in diameter. 5. Optional Final Lapping Lapping is essential for TIR specs tighter than 0.010 mm (i.e., <0.005 mm over 200 mm). Lapping employs a fine abrasive slurry between the plate and a precise flat lapping plate. It is a long procedure but near-optical flatness can be obtained. Semiconductor hot chucks or optical bond platen are often required to have lapped surfaces. Engineering Drawing – TIR Specification To effectively acquire a heating plate that meets the accuracy requirements, the TIR specification must be unambiguous and thorough. A typical callout on a drawing might be: The Total Indicated Runout (TIR) of the working surface shall not be greater than 0.020 mm as measured to ASME Y14.5M-1994. The measurement shall be made with the plate stabilised at 100 °C ± 5 °C over the whole working surface as described by diameter D. "No local deviation greater than 0.010 mm over any 25 mm square area is permitted." Key elements: The TIR limit. The measurement standard (ASME Y14.5 or ISO 1101).. . • Measurement temperature (room temperature, operating temperature or both). The TIR zone applicable (for example, "over the whole working surface" or "in the central 80% of the plate"). Any other "local flatness" requirement (e.g., waviness control) Never give a TIR without the temperature. A flat plate at room temperature may no longer be flat at 150 °C. For sensitive applications the manufacturer should be compelled to submit a flatness map at both ambient and operating temperature. Matching TIR to Application The TIR required must be defined by the thickness tolerance and compliance of the part being machined. Thick, inflexible parts (e.g. metal sheets >3 mm) — TIR 0,05–0,10 mm virs 500 mm var būt pieņemams, jo prece atbilst vai termopasta aizpildīs spraugas. Plānas, elastīgas plēves vai vafeles (<0.5mm) - TIR must be <0.025mm. • Common TIR for semiconductor wafers produced on a vacuum chuck is <.010 mm. Optical contacts (no adhesive) – <0.005 mm TIR (lapping necessary). Laminating with rigid substrates - TIR <0.020 mm over the laminate area to avoid voids. Verification Procedures TIR needs to be verified by the buyer or end user upon receipt. A easy way is to utilise a dial test indicator on a surface plate. The heating plate is supported by three supports of precise height adjustment calibrated to a reference plane. The indicator is walked in a grid-like manner. For larger plates (>500 mm) koordinātu mērīšanas iekārta (CMM) vai lāzera interferometrs nodrošina precīzākus datus. Ja plāksnīte ir norādīta ar TIR mērīšanu darba temperatūrā, veic kontrolētu karsēšanas testu. Plāksne tiek pieslēgta līdz apkopes iestatītajai vērtībai, un tai ļauj stabilizēties (parasti 30-60 minūtes), un TIR tiek reģistrēts ar karstumizturīgu-rādījumu vai bezkontakta lāzera pārvietojuma sensoru. Nepieciešama indikatora statīva termiskās izplešanās korekcija. Biežākās kļūdas TIR specifikācijā, pārsniedzot-norādīšanu — TIR norādīšanu<0.005mm when the application only needs 0.05mm increases expense unnecessarily (lapping is expensive). Forgetting temperature - A TIR without a defined measuring temperature is unclear. A manufacturer may deliver a room temperature flat plate that bows in service to an unacceptable degree. Mounting Holes Ignored - The TIR standard should indicate if the measurement includes the area right above the fastener holes or if such areas are omitted. Overtightening of bolts leads to local distortion of the surface. There should be specific torque values for mounting shown on the drawing. No local flatness control - A plate can meet a global TIR of 0.025 mm and still have a sharp 0.020 mm hump over a 10 mm circle - a "waviness" concern. This is offset by further calls for "flatness over any 25 mm square". Cost Impact on TIR of Tightening The TIR specification and the manufacturing cost are not linearly related. A stress relieved plate stock can be milled by standard methods to a TIR <0.05 mm plate requiring little grinding. If the TIR is less than 0.025 mm, special cycles of grinding and stress alleviation are necessary. At TIR <0.010 mm, lapping and numerous cycles of thermal stabilisation are necessary, increasing or triple the cost. Thus, the engineer designing the plate should pick the least permissible TIR based on process physics, then add a little safety margin, but not specify a needlessly tight tolerance. Material Selection Aluminium (6061 or 7075) is the most frequent heating plate material because of its excellent thermal conductivity and ease of machining. Aluminium, however, has a rather high coefficient of thermal expansion (23 µm/m·K) and poor rigidity. Large aluminium plates (e.g. 600 mm diameter) will sag under their own weight unless they are adequately supported. For very tight TIR requirements, steel (16 µm/m.K) or aluminum-silicon carbide composites can be employed although they are heavier or more expensive. Summary : The Drawing as Contract for Performance Properly specifying the total suggested runout of the heating plate assures that the platen will really accomplish its job of providing uniform contact and heat, and that the manufacturing process is capable of meeting that spec. A drawing is a performance contract and the precise standards must be explicitly defined. The engineer gives the manufacturer a clear goal by defining the TIR limit, the measurement temperature, the area where the application is to be used and any local flatness requirements. The outcome is a heated plate that is predictable in the precision application -- be it glueing optical lenses, manufacturing semiconductor wafers or laminating flexible circuits. Flatness is not a luxury in such job. It is a process enabler.