Lub phaj cua sov uas tseem ua raws li lub tshuab nqus tsev chuck yuav tsum tau rub lub tiaj ua haujlwm ib txhij mus rau nws qhov chaw nrog nqus thiab tswj kev sib cuag nrog nws. Qhov saum npoo roughness zaum ntawm txoj kev sib tshuam ntawm ob qhov kev xav tau tsis sib haum xeeb. Xaiv qhov raugnto roughness Ra cua sov phaj nqus chuckkev sib xyaw ua ke yog qhov tseem ceeb rau kev ua tiav cov haujlwm ua haujlwm ruaj khov, hloov cov cua sov sib xws, thiab ua tiav cov txiaj ntsig zoo ib yam.
Lub luag hauj lwm Dual ntawm lub tshav kub phaj nto
Nyob rau hauv lub tshuab nqus tsev chuck cua sov phaj, qhov saum npoo ua haujlwm ob qho tib si sib tshooj:
Sealing tiv thaiv lub tshuab nqus tsev- Lub phaj muaj machined grooves lossis channel txuas nrog lub tshuab nqus tsev. Lub tiaj tiaj ua haujlwm (piv txwv li, silicon wafer, ib daim ntawv hlau, lossis ib zaj duab xis nyias nyias) muab tso rau saum. Kev sib cuag ntawm cov khoom ua haujlwm thiab cov phaj hauv av (cov khoom nto ntawm cov grooves) yuav tsum tsim kom muaj lub foob kom tsis txhob muaj cua nkag mus rau hauv lub tshuab nqus tsev.
Thermal conduction- Thaum tshav kub kub yog kis los ntawm lub phaj mus rau qhov chaw ua haujlwm thoob plaws qhov chaw sib cuag. Qhov kev sib cuag tiag tiag yog nyob ntawm qhov roughness ntawm qhov chaw: tsuas yog qhov asperity peaks kov, thaum cov kwj deg tau sib cais los ntawm cov huab cua microscopic uas ua raws li thermal insulators.
Deg roughness yog li ncaj qha cuam tshuam rau ob qho tib si lub tshuab nqus tsev sealing kev ua tau zoo thiab thermal contact conductance. Qhov tsis raug cai roughness tuaj yeem ua rau qhov nqa, hloov, overheat hauv zos, lossis tsis ncav cuag qhov kub thiab txias.
Vim Li Cas Nyuaj Uas Teeb Meem
Yog tias qhov chaw ntxhib dhau lawm (piv txwv li, Ra> 1.6 µm, feem ntau ntawm kev sib tsoo ntxhib lossis cov tshuab ua haujlwm), ntau qhov tsis zoo tshwm sim:
Lub tshuab nqus tsev vacuum- Lub siab asperity peaks tiv thaiv lub workpiece los ntawm kev zaum ze rau thaj tsam ntawm thaj av. Cua ntws los ntawm lub microscopic khoob ntawm lub workpiece thiab phaj, bypassing lub nqus grooves. Lub tshuab nqus tsev twj tso kua mis tuaj yeem kos tsis tu ncua, tab sis tuav lub zog yog txo qis lossis poob tag nrho.
Txo thermal kev sib cuag- Tsuas yog lub siab tshaj plaws ua rau cov neeg kho tshuab sib cuag. Qhov chaw tiv tauj tiag tiag yuav tsawg dua 10% ntawm thaj chaw pom tseeb. Thaum tshav kub kub yuav tsum hla cov ntsiab lus sib cais no, tsim kom muaj qhov siab thermal interface tsis kam. Lub workpiece khiav txias dua li qhov chaw teeb tsa, thiab qhov ntsuas kub tsis sib xws thoob plaws qhov cuam tshuam.
Rau kev siv lub tshuab nqus tsev chuck nrog lub zog ua haujlwm ntawm 50-80 kPa (lub tshuab nqus tsev tsis txaus), ib qho Ra saum toj 1.0 µm feem ntau ua rau qhov tsis txaus ntseeg thiab ua haujlwm tsis zoo.
Vim Li Cas Thiaj Ua Tau Zoo (Daim iav tiav) kuj tseem muaj teeb meem
Ib qho polished nto (piv txwv li, Ra <0.1 µm) yuav zoo li zoo tagnrho rau kev sib khi, tab sis nws qhia txog nws cov txheej txheem tsis ua haujlwm:
Wringing thiab cua ntxiab- Thaum lub workpiece du heev, tiaj tus tau muab tso rau ntawm lub phaj sib npaug, ob qhov chaw tuaj yeem "wring" ua ke. Cov yeeb yaj kiab cua nyias raug kaw ntawm qhov chaw, thiab cov khoom ua haujlwm tuaj yeem daig ib ntus. Txawm li cas los xij, nyob rau hauv cov cuab yeej sab nraud (piv txwv li, los ntawm lub taub hau ntawm lub taub hau lossis lub squeegee), lub workpiece yuav dheev plam los yog tig, ua kom puas. Lub tshuab nqus tsev kuj tseem tiv thaiv kev sib cuag ntawm lub tshuab nqus tsev, vim tias lub tshuab nqus tsev tsis tuaj yeem rub ib feem los ntawm cov txheej txheem cua kaw.
Nce thermal tiv thaiv- Counterintuitively, qhov chaw du heev tuaj yeem ua rau muaj kev tiv thaiv thermal. Cov nyhuv "wringing" ntxiab ib txheej txheej huab cua uas tsis yooj yim tshem tawm. Huab cua tsis zoo thermal conductor (≈0.026 W/m·K). Lub thermal contact conductance tej zaum yuav qis dua nrog lub ntsej muag zoo nyob qhov twg asperities nkag mus rau huab cua zaj duab xis.
Kos thiab kab mob rhiab heev- Daim iav tiav qhia txhua qhov khawb, ntiv tes, lossis cov khoom. Cov khoom paug tuaj yeem pom thiab tuaj yeem nqa lub workpiece hauv zos, ua kom lub tshuab nqus tsev.
Yog li, qhov chaw tiav yog Goldilocks teeb meem rau lub tshuab nqus tsev platens: tsis dhau ntxhib, tsis dhau du, tab sis yog txoj cai.
Qhov Pom Zoo Roughness Range: Ra 0.4-0.8 µm
Rau lub tshuab nqus tsev chuck ua ke thiab cua sov phaj, qhov pom zoo tshaj plaws ntawm qhov roughness ntau yogRab 0.4-0.8 micrometers(kwv yees li 16-32 microinches hauv imperial units). Qhov ntau yam no feem ntau ua tiav los ntawmzoo sib tsoolos yoglappingnrog ib tug haum abrasive.
Hauv qhov xwm txheej no:
Nqus sealing- Lub ncov asperity tsawg txaus (feem ntau yog 3-5 µm peak-to-valley qhov siab rau Ra 0.4) uas lub tiaj tiaj ua haujlwm deforms lub ncov me ntsis, tsim kom muaj ze li ntawm qhov chaw sib txuas ntawm thaj av. Lub tshuab nqus tsev vacuum yog minimized.
Tiv tauj cua sov- Qhov chaw sib cuag yog txaus los muab cov thermal conduction zoo, feem ntau ua tiav 50-70% ntawm qhov theoretical siab tshaj plaws rau cov khoom sib cuag. Lub micro-valleys tso cai rau txhua qhov cua nkag tau khiav tawm, yog li cov khoom ua haujlwm tuaj yeem nyob hauv kev sib cuag.
Workpiece tuav- Lub micro-kev ntxhib los mos (cov qauv hauv av zoo) muab kev sib txhuam tawm tsam sab nraud. Ib feem muab tso rau ntawm Ra 0.6 nto yuav tiv thaiv zawv zawg nyob rau hauv cov cuab yeej nruab nrab, tseem tuaj yeem raug tshem tawm yam tsis muaj adhesion ntau dhau.
Nws yuav tsum raug sau tseg tias qhov zoo tagnrho Ra nyob ntawm me ntsis ntawm cov khoom siv ua haujlwm. Cov ntaub ntawv mos (piv txwv li, tooj liab lossis silicone roj hmab) ua tau yooj yim dua thiab tuaj yeem ua rau me ntsis rougher nto (txog Ra 1.0). Cov ntaub ntawv tawv, nkig (xws li, silicon wafers lossis iav) yuav tsum tau ua kom zoo dua, tab sis tseem siab dua Ra 0.2 kom tsis txhob wringing. Qhov kev qhia tshwj xeeb ntawm 0.4-0.8 µm ua haujlwm feem ntau ua ke.
Kev ntsuas thiab ntsuas qhov Roughness
Ra (arithmetic nruab nrab roughness) yog qhov feem ntau siv parameter rau lub tshuab nqus tsev chuck cua sov daim hlau. Nws yog feem ntau ntsuas nrog lub stylus profileometer uas hla ib kab hla ntawm qhov chaw. Rau kev sib tsoo qauv, qhov ntsuas yuav tsum tau coj mus rau perpendicular rau kev sib tsoo cov cim kom ntes tag nrho cov roughness profile.
Ntawm kev kos duab engineering, qhov chaw tiav yuav tsum tau teev meej meej. Piv txwv sau:
Ra 0.6 µm (sib tsoo, tsis muaj kev taw qhia nteg)
los yog
SR 0.4-0.8 µm rau ISO 4287
Yog hais tias lub phaj yuav tau txais ib txheej (xws li, npib tsib xee plating los yog PTFE tsuag), qhov kawg roughness tom qab txheej yuav tsum poob nyob rau hauv lub cheeb tsam. Feem ntau cov coatings replicate lub substrate roughness; lwm tus (xws li nyuaj chrome lossis electroless npib tsib xee) yuav nce me ntsis los yog txo Ra nyob ntawm tuab thiab txheej txheem. Nyob rau hauv tas li ntawd, lub substrate yuav tsum tau nyob rau hauv ib tug roughness tsawg tshaj li lub hom phiaj, thiab cov khoom tiav coated los ntawm kev ntsuas.
Lub luag haujlwm ntawm Groove Pattern thiab Qhov tob
Nto roughness ib leeg tsis lav lub tshuab nqus tsev ua haujlwm. Cov qauv groove (kauv, concentric voj voog, radial, lossis cross-hatched) thiab groove qhov tob yog qhov tseem ceeb sib npaug. Rau lub phaj cua sov, cov grooves yuav tsum tau tso cai rau cov cua sov sib xws. Cov txheej txheem tsim qauv:
Groove qhov tob- Feem ntau 0.2-0.5 mm. Qhov av thaj tsam ntawm grooves yuav tsum yog tsawg kawg yog 2-3 npaug ntawm qhov dav dav.
Groove qauv- Concentric ncig grooves nrog radial txuas raws, los yog ib qho txuas txuas ntxiv, yog qhov nyiam rau cua sov vim tias lawv tso cai rau lub phaj kom nthuav dav thiab cog lus yam tsis cuam tshuam qhov zawj geometry.
Thaj tsam thaj tsam- Rau ib tug muab nto roughness, tuav quab yuam yog proportional rau tag nrho cov av cheeb tsam (cov khoom cheeb tsam tsis txiav los ntawm grooves). Ib thaj tsam thaj tsam ntawm 50-70% ntawm cov phaj saum npoo muab kev sib haum xeeb ntawm lub tshuab nqus tsev thiab cov cua sov sib xws.
Qhov roughness ntawm thaj av yuav tsum yog qhov teev Ra. Cov zawj hauv qab tuaj yeem ua rougher (feem ntau yog ua haujlwm) vim tias lawv tsis tiv tauj lub workpiece.
Kev tsim cov txheej txheem kom ua tiav Lub Hom Phiaj Ra
Cov txheej txheem hauv qab no feem ntau yog siv los tsim qhov xav tau qhov chaw roughness ntawm lub tshuab nqus tsev chuck cua sov daim hlau:
| Txoj kev | Hom Ra range (µm) | Kev tsim nyog |
|---|---|---|
| Milling (raws li txiav) | 1.6–6.3 | ntxhib dhau; tsis tau |
| Sib tsoo (coarse log) | 0.8–1.6 | Upper kawg, txais tau nrog cov khoom muag muag |
| Fine sib tsoo (precision log) | 0.4–0.8 | Qhov zoo tshaj plaws- pom zoo |
| Lapping (dawb abrasive) | 0.1–0.4 | Txais tau tsuas yog tias qhov qis qis yog ua tib zoo tswj |
| Polishing | <0.1 | du heev; ua rau wringing thiab cua ntxiab |
Tom qab ncav cuag qhov tseeb roughness, lub phaj yuav tsum tau muab ntxuav kom huv si kom tshem tawm cov residues abrasive, ces qhuav thiab khaws cia rau hauv ib qho chaw huv si. Txhua yam kab mob ntawm qhov chaw yuav degrade ob lub tshuab nqus tsev sealing thiab thermal contact.
Tswv yim validation
Thaum lub phaj cua sov yog tsim los rau ib qho kev ntxhib los mos, nws qhov kev ua tau zoo tuaj yeem siv tau nrog ob qhov kev sim yooj yim:
Vacuum decay test- Ib qho khoom ua haujlwm, tsis muaj qhov ntxeem tau (piv txwv li, ib lub phaj stainless hlau uas paub tias flatness) muab tso rau ntawm chuck. Lub tshuab nqus tsev yog qhib rau lub hom phiaj (piv txwv li, 70 kPa kiag li). Tom qab ntawd lub twj tso kua mis raug cais tawm, thiab ntsuas qhov siab ntawm lub sijhawm. Qhov nce ntawm tsawg dua 5 kPa ib feeb feem ntau qhia tau tias muaj kev sib khi.
Thermal contact conductance test- Lub workpiece kuaj yog rhuab mus rau ib qho chaw ruaj khov thaum lub phaj tuav ntawm qhov kub thiab txias. Qhov kub sib txawv thoob plaws lub interface yog ntsuas nrog embedded thermocouples. Qhov sib txawv ntawm tsawg dua 5℃ntawm 100℃phaj kub qhia tias muaj kev sib cuag thermal txaus.
Yog tias ob qho kev sim ua tsis tiav, qhov roughness ntawm qhov saum npoo yuav tsum rov ntsuas dua thiab tej zaum yuav rov ua kom zoo dua (tab sis tsis zoo dhau) ua tiav hauv qhov rais 0.4-0.8 µm.
Xaus: Ib qho Kev Ntsuas Thermal-Mechanical Interface
Qhov saum npoo roughness ntawm lub tshuab nqus tsev-cum-cua sov platen yog ib qho kev ua haujlwm tsis zoo uas ncaj qha txiav txim siab tuav kev ruaj ntseg thiab kev hloov hluav taws xob. Xaiv txoj cainto roughness Ra cua sov phaj nqus chuckKev sib xyaw ua ke txhais tau tias zam ob qho tib si ntxhib qhov chaw (uas nqus nqus thiab ua kom sov tsis zoo) thiab iav-polished nto (uas cuab cua thiab tso cai rau ib feem zawv zawg). Qhov zoo tshaj plaws ntau yam -Ra 0.4 txog 0.8 µm, ua tiav los ntawm kev sib tsoo zoo- muab lub tshuab nqus tsev ruaj khov, zoo thermal tiv tauj thaj chaw, thiab txaus micro-texture rau workpiece tuav. Dab tsi zoo li qhov ua tiav yooj yim yog qhov ntsuas thermal-mechanical interface. Kev qhia tshwj xeeb, ntsuas, thiab txheeb xyuas qhov roughness no ua kom cov phaj cua sov yuav ua nws ob lub luag haujlwm tsis tu ncua, batch tom qab batch, tsis muaj qhov txav los yog thermal tsis sib xws.
