博捷芯推出高精度划片方案,助力MEMS传感器与光电器件制造

大怪科学 20251028

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博捷芯推出高精度划片方案,助力MEMS传感器与光电器件制造

在压电陶瓷材料上,博捷芯精密划片机的刀片轻盈划过,所形成的切割崩边始终控制在5微米以内,这一精度大约仅为人类头发丝直径的十六分之一。

在医学影像设备中的核心组件——超声探头制造过程中,压电陶瓷的高精度切割一直是技术挑战。近日,国内半导体设备制造商博捷芯研发的精密划片机在处理40MHz高频超声探头所用的压电陶瓷阵元时,成功实现了切割崩边小于5微米的技术突破。

该技术指标契合高端超声探头的制造标准,为推动国产医学影像设备的发展提供了坚实的技术支撑。

技术挑战:高频超声探头的精密需求

随着超声探头频率的不断提升,对压电陶瓷阵元的加工精度也提出了更高要求。当前,血管内超声成像等高端应用中所使用的探头频率已达到40至45MHz。

在高频条件下,超声探头依赖精密的压电陶瓷阵元,阵元的尺寸与间距直接影响成像的分辨率和质量。

资料显示,现代超声探头的阵元间距通常需控制在0.5毫米以下。例如,成都汇声科技所研发的微型彩色超声诊断系统,其探头阵元间距为0.49毫米。

即便是微小的间距偏差,也可能影响最终成像的清晰度,因此对压电陶瓷材料的切割工艺提出了极高的要求。

博捷芯解决方案:高精度划片技术

为满足这一严苛的加工需求,博捷芯推出了专为高精度切割设计的划片解决方案。

该方案采用先进的高精度运动控制系统,结合空气静压主轴与金刚石砂轮,实现了压电陶瓷材料的超精密切割。

关键性能指标显著提升,包括刀片行走直线偏差值≤1.5μm,视觉对位检测达到亚像素精度,刀具磨损监测精度≤2μm。

此外,该划片机引入分层划切工艺,通过控制切割深度与进给速度,采用“阶梯式”分段切割,逐步完成整体切割过程,有效减少材料损伤并提升切割质量。

技术优势:多维度性能提升

博捷芯的划片机在压电陶瓷切割方面展现了多项技术优势:

  • 高精度与低崩边:在切割40MHz高频超声探头所用压电陶瓷阵元时,崩边尺寸稳定小于5μm,满足高端探头制造要求。
  • 广泛兼容性:该设备适用于多种硬脆材料,包括硅、石英、玻璃、蓝宝石、氧化铝、氧化铁、砷化镓以及铌酸锂等。
  • 高效生产:部分机型配置对向式双主轴,支持双轴独立运行,配合双CCD视觉系统,显著缩短对准和检测时间,提升整体生产效率。

应用前景:拓展至新一代换能器制造

这一技术进展为国产高端医学影像设备的进一步发展提供了重要保障。

在血管内超声(IVUS)领域,随着探头技术持续演进,对高精度切割的需求也在持续增长。

当前,IVUS探头主要采用压电陶瓷材料,而诸如CMUTs(电容式微机电超声换能器)等新型复合材料换能器正展现出良好的发展势头。

博捷芯的精密切割技术同样适用于这些新兴换能器材料,为未来超声探头的制造提供了灵活的解决方案。

目前,博捷芯的划片机已广泛应用于多种MEMS器件与光电器件的划切,覆盖半导体封装基板、晶圆、陶瓷基板、玻璃基板、PCB、硅片、线路板、内存卡、QFN、电容电阻、传感器、IC二三极管、保险丝等多种高精度材料器件,并兼容8英寸晶圆。部分设备机型还可适配12英寸晶圆。

随着超声成像技术的不断演进,超声探头正朝着更高频率与更小阵元尺寸方向发展,对高精度切割工艺的需求将愈加突出。

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