Применение керамики

Газораспределительный диск из оксида иттрия: DLP-печать внутренних каналов в едином сыром теле

Демонстрационный сырой образец Y₂O₃ с центральным входом и выходами по окружности. Удаление связующего и спекание ещё не проводились.

KUNWU · Application notes · Подготовлено

Авторизованный перевод предоставленного примера применения, а не квалификационные испытания KUNWU. Реклама аккаунта источника исключена. На фотографиях образцов локально удалены логотипы: текстура внутри этих областей восстановлена и не является исходными измерительными данными. Размеры изображений и пиксели вне областей ретуши сохранены.

Распределение газа в компактной керамической детали

В оборудовании для производства полупроводников и фотоэлектрических элементов газораспределительный диск должен обеспечивать равномерную и стабильную подачу газа в ограниченном пространстве. Это предъявляет высокие требования к точности внутренних каналов и коррозионной стойкости. Механическая обработка тонких каналов и сложных полостей в твёрдой хрупкой керамике, например Y₂O₃, дорога и длительна. Здесь представлен сырой газораспределительный диск из оксида иттрия, изготовленный DLP-печатью керамики. Центральный вход и кольцевые распределительные каналы формируются совместно при печати, образуя целый корпус с чёткой структурой.

1 · Геометрия образца

Диск имеет центральное входное отверстие и множество равномерно расположенных по окружности выходных микроотверстий. Модели сечения показывают, что внутри находятся не просто прямые отверстия: трёхмерная сеть каналов соединяет центральное отверстие с кольцевым рядом выходов, реализуя схему «вход в центре — выход по окружности». Положение и диаметр отверстий, а также сечение каналов редактируются непосредственно в 3D-модели, что позволяет быстро менять конструкцию под требуемое распределение газа.

Рис. 1 · Модель сечения газораспределительного диска Y₂O₃.
01Рис. 1 · Модель сечения газораспределительного диска Y₂O₃.
Рис. 2 · Второй вид сечения внутренней сети каналов.
02Рис. 2 · Второй вид сечения внутренней сети каналов.
Рис. 3 · CAD-модель целого диска.
03Рис. 3 · CAD-модель целого диска.

2 · Сырой образец и стадия изготовления

Образец находится на стадии напечатанного сырого тела: удаление связующего и спекание ещё НЕ выполнялись. По внешнему виду источник отмечает целостность контура, точное расположение центрального и периферийных отверстий и отсутствие заметных остатков в промытых внутренних каналах. Источник связывает эти визуальные наблюдения с достаточным сшиванием и фиксацией формы суспензии при фотополимеризации. Это наблюдения автора, а не независимое измерение допуска или степени превращения.

Рис. 4 · Напечатанные сырые тела: целый диск справа и разрезанный слева; без удаления связующего и спекания.
04Рис. 4 · Напечатанные сырые тела: целый диск справа и разрезанный слева; без удаления связующего и спекания.
Рис. 5 · Внутренняя структура сырого тела Y₂O₃ в сечении.
05Рис. 5 · Внутренняя структура сырого тела Y₂O₃ в сечении.
Рис. 6 · Вид сырого тела сверху с выходами по окружности.
06Рис. 6 · Вид сырого тела сверху с выходами по окружности.

Запись процесса печати

В исходной записи показано послойное формирование суспензии Y₂O₃ при последовательной экспозиции. По мере печати проявляются контур диска и внутренние каналы. Затем очистка удаляет остаточные поддержки и неотверждённую суспензию, позволяя получить показанное сырое тело. Рис. 7 — кадр этой записи с локально удалённым логотипом, а не исходная анимация.

Рис. 7 · Кадр процесса печати с локальным удалением логотипа вместо исходной анимации.
07Рис. 7 · Кадр процесса печати с локальным удалением логотипа вместо исходной анимации.

3 · Преимущества материала и конструкции

Керамика Y₂O₃ ценится за термостойкость, коррозионную стойкость и высокую чистоту и применяется там, где важны чистота атмосферы и химическая стабильность. 3D-печать керамики позволяет сформировать трёхмерные каналы от центра к окружности непосредственно в сыром теле. Это исключает проблемы герметизации и совмещения, возникающие при соединении нескольких керамических частей. Параметры модели позволяют менять количество выходов, диаметры отверстий и радиус их расположения, создавая настраиваемую основу для разных расходов газа и требований к равномерности.

Формирование сложных внутренних каналов непосредственно по модели — преимущество 3D-печати керамики перед традиционной механической обработкой и формованием в оснастке. Для управляемого изготовления высокочистых газораспределительных структур необходимо рассматривать оборудование, суспензию и процесс печати совместно.

Границы подтверждённого результата

Редакционное уточнение: источник не содержит протокола размеров после спекания, измерений равномерности потока или проверки коррозионной стойкости. Показанный сырой образец не является квалифицированным готовым компонентом полупроводникового оборудования. Удаление связующего, усадку при спекании, проходимость каналов, конечную чистоту и эксплуатационные свойства ещё необходимо проверить. Три CAD-иллюстрации не изменены; ретушь затронула только области логотипов на фотографиях и выбранном кадре процесса. Реклама аккаунта и иллюстрация продуктовой экосистемы исключены.