Un fabricant de puces donne l'occasion de fabriquer des chambres à vide

Mazak s'est entretenu avec l'un des principaux fabricants de puces à semi-conducteurs pour discuter de la pénurie persistante de puces et du rôle essentiel que joue l'usinage de chambres à vide pour répondre à la demande croissante. Selon notre initié de l'industrie, la demande énorme de nouvelles chambres de traitement sous vide reflète la nécessité de construire de nouveaux systèmes pour produire des copeaux ainsi que pour remplacer les chambres usées existantes.

Des milliers de chambres produites chaque année, la plupart sont usinées à partir de billettes d'aluminium et/ou d'acier, la majorité des matériaux étant usinés au cours du processus de fabrication. Les grandes chambres, par exemple, peuvent commencer avec 12 000 livres de matière et finir par ne peser que 1 000 livres ou moins. Pour ce faire, les fournisseurs doivent retirer des quantités massives de matériaux rapidement et à moindre coût, respecter des tolérances extrêmement strictes et maintenir la compétitivité. Les fournisseurs de chambres à vide d'aujourd'hui combinent plusieurs des plus récentes technologies de fabrication de pointe, notamment des centres d'usinage horizontaux, des machines complètes à cinq axes et des machines à soudure par friction et par brassage (FSW). Ces machines comportent souvent de grandes unités de stockage d'outils et sont incorporées dans des systèmes d'automatisation palettisés.

« Du point de vue de l'usinage, tous les composants nécessaires à la production de copeaux grossissent », a déclaré notre source interne, « mais il est un peu ironique que même si les chambres et les autres composants et les tailles de plaquettes sont plus grandes, les copeaux continuent de diminuer. » Le wafer de 127 mm, autrefois typique, mesure maintenant 330,2 mm et tend vers 450 mm. Les plaquettes plus grandes permettent aux fabricants d'appliquer plus de colorant afin qu'ils puissent produire plus de copeaux à partir d'une seule plaquettes.

Les chambres à vide plus grandes se traduisent par des temps d'usinage plus longs et, selon la complexité de la chambre, ces temps peuvent s'écouler jusqu'à des centaines d'heures. C'est pourquoi de nombreuses entreprises qui fournissent des chambres optent pour des centres d'usinage horizontaux, comme le HCN 6800 ou le HCN 8800 de Mazak, dotés d'une capacité de stockage d'outils importante pouvant atteindre 300 outils. Et pour une production continue, ces fabricants intègrent plusieurs machines dans des systèmes palettisés automatisés tels que PALLETECH de Mazak.

Pour l'assemblage de chambres à vide, de nombreux fabricants ont opté pour le FSW au lieu des méthodes de soudage conventionnelles. Mazak MegasTIR, par exemple, fournit les outils FSW qui permettent à ces fabricants non seulement de joindre des surfaces sans cordons de soudure conventionnels, mais aussi de le faire sur une machine multitâche hybride Mazak à 5 axes qui leur permet de finir de couper les surfaces jointes sans avoir à retirer la pièce.

Communément considéré comme un procédé de forgeage, le FSW est bien adapté pour assembler des alliages à bas point de fusion, y compris l'aluminium, le cuivre et le laiton, ainsi que pour le soudage à haute température dans les aciers et les alliages à base de nickel. Les producteurs de chambres et de composants de chambre ont découvert que le FSW augmente le cycle de vie total d'une chambre puisqu'il n'y a pas de cordon de soudure qui puisse se dégrader au fil du temps. 

La propreté est essentielle dans la production de chambres à vide, de sorte que les fabricants s'efforcent de limiter le nombre de fois qu'ils touchent ou manipulent une pièce. Certains fabricants se tournent vers un usinage entièrement simultané sur 5 axes pour la production de chambres à vide afin de réduire au minimum le nombre de configurations.

Avec une capacité complète à 5 axes, les ateliers peuvent usiner toutes les fonctions d'une chambre en une seule configuration, ce qui réduit considérablement le besoin de manutention. Les machines complètes à 5 axes — y compris l'INTEGREX i-800 de Mazak avec axe B inclinable et capacité de tournage, ses VARIAXIS i-800 NEO avec tables inclinables et rotatives et les machines Mazak VORTEX avec broches inclinables — améliorent également la précision des pièces selon notre source interne.

L'emplacement des éléments les uns par rapport aux autres sur une chambre doit être maintenu dans des tolérances rigoureuses, et cela devient encore plus difficile à mesure que les chambres deviennent plus grandes. Ces tolérances sont faciles à atteindre grâce à des capacités à 5 axes qui réduisent toutes les caractéristiques des pièces en une seule configuration.

La stabilité et la précision sont essentielles, que les fournisseurs produisent des chambres à vide sur un centre d'usinage horizontal ou sur une machine complète à 5 axes. Les chambres intègrent de nombreux joints toriques qui scellent l'atmosphère intérieure. « Les surfaces d'étanchéité usinées de joints toriques doivent être très lisses et précises. Si vous avez une machine de faible valeur, vous obtiendrez une finition de surface qui ne se prêtera pas du tout à l'étanchéité sous vide », a commenté notre source interne.

« Les Mazaks que nous avons sont bien construits et se prêtent très bien à la production de surfaces d'étanchéité et de chambres à vide de qualité dans leur ensemble, tout en nous permettant de réduire les temps de cycle d'usinage. »