Mae deunyddiau caled a brau fel gwydr optegol, carbid silicon, cerameg alwmina, a charbidau smentiedig yn gyffredinol yn dibynnu ar offer sgraffiniol diemwnt ar gyfer siapio wyneb manwl uchel, malu fflat, a pheiriannu cyfuchliniau. Fodd bynnag, mae'r mwyafrif helaeth o offer diemwnt ar hyn o bryd yn dal i ddefnyddio prosesau cymysgu-a{-mowldio, lle mae grawn diemwnt yn cael eu dosbarthu ar hap o fewn y matrics bond. Mae'r trefniant hwn ar hap yn aml yn arwain at ddwysedd grawn anwastad, amrywiadau mawr mewn uchder ymwthiad grawn, a gofodau sglodion anhrefnus, gan arwain yn uniongyrchol at ddefnydd sgraffiniol isel, gwisgo offer anwastad, a chysondeb gweithfan gwael-gan ei gwneud hi'n anodd cwrdd â gofynion peiriannu hynod fanwl ac uchel-deunyddiau caled a brau uchel.
Felly, mae trefniant grawn wedi'i archebu wedi dod yn gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer y genhedlaeth nesaf o offer sgraffiniol diemwnt. Yn yr erthygl hon, rydym yn adolygu'n systematig y tair prif broses ffurfio-sinterio, electroplatio, a phresyddu-ac yn categoreiddio egwyddorion a nodweddion cymhwyso amrywiol dechnolegau gosod grawn archebedig.
Sut Dylid Dylunio Grawn Diemwnt ar gyfer Trefniant?
Mae craidd trefniant trefnus yn gorwedd yn union ddyluniad dosbarthiad gofodol grawn sgraffiniol, gyda pharamedrau allweddol yn cynnwys: uchder ymwthiad grawn, dyfnder ymgorffori, bylchau ochrol, a bylchiad hydredol. Mae uchder allwthiad unffurf yn sicrhau bod pob grawn yn cymryd rhan mewn torri ar yr un pryd, gan osgoi methiant cynamserol rhai grawn oherwydd gwahaniaethau uchder ac atal rhwbio cynamserol arwyneb y darn gwaith gan y bond. Mae dyfnder ymgorffori yn effeithio'n uniongyrchol ar rym cadw'r bond ar y grawn. Mae bylchau ochrol ac hydredol yn pennu dwysedd grawn, gofod sglodion, a'r llwyth ar bob grawn unigol, gan ddylanwadu ar effeithlonrwydd malu. Ar hyn o bryd, y prif batrymau trefnu trefniadol yw:
Trefniant arae– mae grawn yn cael eu trefnu mewn rhesi a cholofnau cyfartal. Dyma'r strwythur symlaf gydag anhawster ffurfio isel, gan ddarparu grymoedd malu cymharol sefydlog ac effeithlonrwydd uchel, ond gall ymyrraeth grawn ddigwydd, ac mae garwedd wyneb y workpiece yn gymharol is.
Trefniant graddol- mae rhesi cyfagos yn cael eu gwrthbwyso gan hanner y bylchau rhwng y rhesi, gan dorri llwybrau torri syth, darparu gofod sglodion rhesymol, atal marciau malu cyfnodol yn effeithiol, a chydbwyso llyfnder â gwacáu sglodion.
Trefniant ffyllotactig– wedi’u hysbrydoli gan batrymau twf dail planhigion, mae grawn yn cael eu gwasgaru’n unffurf ar hyd troellog Fibonacci, heb unrhyw ailadrodd cyfnodol o ran dosbarthiad. Nid yw llwybrau torri yn gorgyffwrdd, gan arwain at rymoedd malu is ond yn effeithiol yn dileu waviness arwyneb, gan ei gwneud yn arbennig o addas ar gyfer malu drych.
Trefniant troellog– mae grawn yn cael eu dosbarthu ar hyd cylchoedd consentrig neu droell Archimedeaidd, gyda'r bylchau rhyngddynt yn amrywio yn ôl radiws. Mae gwacáu sglodion yn llyfn, yn addas ar gyfer peiriannu arwyneb crwm cymhleth. Yn ystod cylchdroi, mae'r ymylon torri yn ymgysylltu'n barhaus, gan arwain at lwythi effaith isel a llai o ddirgryniad.
Sut mae Offer Sgraffinio Archebedig yn cael eu Ffugio?
Yn seiliedig ar y prosesau cydgrynhoi diemwnt prif ffrwd, gellir rhannu technolegau lleoli grawn wedi'u harchebu yn dri chategori: sintro metel, electroplatio, a phresyddu.
01 Dull Sintro
Sintro yw'r broses gynhyrchu fwyaf cyffredin ar gyfer offer diemwnt, lle mae grawn diemwnt yn cael ei gymysgu â rhwymwr, ei wasgu i siâp, a'i sintro. Trwy esblygiad technolegol, mae'r dull hwn bellach yn cyflawni trefniant grawn trefnedig yn bennaf trwy ddau ddull:
(1) Dull templed:
Mae'r powdr bond wedi'i gymysgu'n unffurf â rhwymwr organig a thoddydd, ac mae dalen bond haen denau yn cael ei baratoi trwy wasgu hydrolig. Yna defnyddir templed pwrpasol gydag amrywiaeth o ficro-dyllau wedi'u cynllunio ymlaen llaw (ychydig yn fwy na maint y grawn diemwnt) i wasgu grawn yn union i'r ddalen bond denau. Ar ôl dymchwel, mae haenau lluosog sy'n cynnwys grawn wedi'u harchebu yn cael eu pentyrru a'u cydgrynhoi gan sintro gwasgu poeth. Mae'r broses hon yn gost isel ac yn addas ar gyfer cynhyrchu màs, ond gall y micro-dyllau anffurfio wrth wasgu, gan gyfyngu ar ei gymhwysiad i grawn uwch-sgraffinio diamedr mawr.
(2) Dull sugno gwactod a reolir gan AI:
Mae'r dechnoleg hon yn defnyddio offer sugno pwysedd negyddol deallus i godi grawn diemwnt yn union trwy rym gwactod ar grid cyfeiriadedd mewn mannau gosod rhagosodedig, ac yna braich robotig sy'n eu trosglwyddo'n gywir ac yn eu cysylltu ag arwyneb swbstrad yr offer, gan gyflawni trefniant trefnus a chyfeiriadedd cyfeiriadol. Mae'r broses yn awtomataidd iawn, gyda chyfradd codi grawn uchel a chywirdeb lleoli rhagorol, sy'n addas ar gyfer cynhyrchu offer sgraffiniol safonol, manwl gywir.
02 Dull Electroplatio
Egwyddor graidd electroplatio yw dyddodiad maes trydan: o dan gerrynt trydanol, mae ïonau nicel yn yr hydoddiant platio yn dadelfennu ac yn dyddodi, gan amgáu'n raddol y grawn diemwnt a osodwyd ymlaen llaw ar wyneb y swbstrad i ffurfio gorchudd nicel-diemwnt cadarn. Mae offer electroplatiedig yn darparu cadw grawn cryf ac yn addas ar gyfer malu amrywiol ddeunyddiau caled a brau anodd eu peiriant. Yn ogystal â lleoli â llaw, mae llwybrau saernïo trefniadaeth archeb gyffredin yn cynnwys:
(1) Lleoliad electrostatig:
Gan ddefnyddio atyniad electrostatig, mae dyfais gwasgariad electrostatig yn arsyllu grawn diemwnt ar araeau defnynnau gludiog archebedig (ardaloedd wedi'u gorchuddio â glud) ar wyneb y swbstrad, gan sicrhau dosbarthiad grawn trefnedig. Yn nodweddiadol, mae'r arae defnynnau gludiog yn cael ei gymhwyso'n fanwl gywir gan ben micro-ddosbarthu a reolir gan gyfrifiadur. Mae'r broses gyffredinol yn cynnwys awtomeiddio uchel, dyddodiad grawn cyflym, a chywirdeb lleoli da, a gellir ei addasu i weithfannau siâp cymhleth. Fodd bynnag, mae'n anodd dileu mân ddiffygion fel grawn coll neu grynodref grawn yn llwyr yn ystod bondio gludiog.
(2) Dull agor mwgwd:
Mae dalen mwgwd tenau yn cael ei rhoi neu ei gorchuddio ar wyneb y swbstrad, gydag agoriadau yn y lleoliadau gosod rhagosodedig yn unig. Ar ôl rhagblatio haen fetel sylfaen, dim ond o fewn yr agoriadau y gall grawn diemwnt adneuo; mae tynnu'r mwgwd yn cynhyrchu arae grawn un haen wedi'i archebu. Mae masgiau llwyddiannus ar hyn o bryd yn cynnwys masgiau cronni, masgiau cotio, masgiau gludiog, masgiau sy'n seiliedig ar argraffu sgrin, a masgiau ffotolithograffig. Ymhlith y rhain, mae masgiau argraffu sgrin yn cael eu defnyddio'n helaeth ar gyfer gosod grawn wedi'i archebu ar arwynebau cymhleth. Mae masgiau ffotolithograffig yn cynnwys gweithdrefnau cymhleth a chostau cynhyrchu uwch, ac fe'u defnyddir yn bennaf ar gyfer olwynion malu electroplatiedig tra-denau manwl uchel.
03 Dull Presyddu
Mae presyddu yn dibynnu ar fetelau llenwi presyddu gweithredol i ffurfio bondiau metelegol gyda diemwnt, gan ddarparu cadw grawn llawer uwch nag electroplatio neu sintro confensiynol. Mae gan offer brazed haen sengl allwthiad grawn mwy a digon o le sglodion, sy'n golygu mai nhw yw'r dewis a ffefrir ar gyfer malu cyflym, effeithlonrwydd uchel. Mae prosesau lleoli grawn aeddfed wedi'u harchebu ar hyn o bryd yn cynnwys:
(1) Dull templed twll ceramig:
Mae'r llenwad presyddu yn cael ei roi'n unffurf yn gyntaf ar y swbstrad offer. Yna caiff templed ceramig gydag araeau micro-dyllau ei osod ar wyneb y swbstrad, a chaiff grawn diemwnt eu llenwi i'r tyllau trwodd i'w lleoli. Yna caiff y cynulliad cyfan ei bresyddu mewn un cylch ffwrnais gwactod. Gan fod y templed ceramig yn gallu gwrthsefyll gwres ac nad yw'n cadw at y llenwad presyddu, gellir ei ailddefnyddio lawer gwaith, gyda chywirdeb lleoliad sefydlog, sy'n addas ar gyfer swp-gynhyrchu olwynion malu gwastad.
(2) Presyddu sbot laser:
Yn y dull hwn, mae llenwadau presyddu a grawn diemwnt yn cael eu dosbarthu'n unffurf ar wyneb y swbstrad metel. Rheolir sganiwr laser i arbelydru mannau penodol yn ddetholus; mae'r grawn yn y mannau arbelydredig yn cael eu presyddu'n lleol a'u gosod ar y swbstrad. Ar ôl tynnu grawn rhydd o ardaloedd nad ydynt yn arbelydru, mae strwythur grawn un haen wedi'i archebu yn cael ei ffurfio. Mae'r broses hon yn cynnig cywirdeb lleoli hynod o uchel ac mae'n addas ar gyfer offer sgraffiniol manwl uchel wedi'u harchebu un haen, ond mae'r buddsoddiad offer yn gymharol uchel, ac fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer cynhyrchu offer pen uchel wedi'u gwneud yn arbennig.