Sa kagamitan sa paggawa ng semiconductor, ang mga precision ceramic na bahagi (tulad ng electrostatic chucks (ESC), focus ring, insulating support, vacuum chamber linings at iba pang mga core position) ay malawakang ginagamit sa mga core position dahil sa kanilang superior high temperature resistance, plasma erosion resistance, mataas na insulation at mababang thermal deformation na katangian. Gayunpaman, ang mga ceramic na materyales ay likas na malutong na materyales na may mataas na tigas, walang kakayahang mag-deform ng plastik, at mga pisikal na katangian na lubhang sensitibo sa thermal stress at thermal shock. Nangangahulugan ito na ang tradisyunal na pag-iisip ng mekanikal na disenyo para sa mga metal o plastik ay ganap na nabigo sa larangan ng mga keramika - ang mga metal ay maaaring sumipsip ng mga konsentrasyon ng stress sa pamamagitan ng localized plastic yielding, habang ang mga keramika ay dumaranas lamang ng malutong na bali kapag ang kanilang nababanat na limitasyon ay lumampas. Samakatuwid, upang magdisenyo ng precision ceramic drawings na tunay na isinasaalang-alang ang functional requirements at processing feasibility, ang design for manufacturability (DFM) ay dapat isama sa buong proseso ng geometric configuration, tolerance system, assembly interface, at material properties.

1. Geometric configuration at mga limitasyon sa teknolohiya sa pagproseso

Mula sa pananaw ng geometric configuration optimization, ang disenyo ng pagguhit ay dapat sumunod sa mga limitasyon ng proseso ng mga modernong teknolohiya sa pagproseso ng ceramic (tulad ng paggiling ng brilyante, pagpoproseso ng ultrasonic, pagputol ng laser at green machining) hanggang sa pinakamalawak. Sa disenyo ng istruktura, ang pag-aalis ng mga pinagmumulan ng konsentrasyon ng stress ay ang unang prinsipyo. Ang mga matalim na panloob na sulok (tulad ng mga right-angle transition) ay dapat na iwasan sa mga guhit, dahil ang mga lugar na ito ay madaling maging mapagkukunan ng micro-crack na pagsisimula at pagpapalawak sa ilalim ng field ng stress ng temperatura sa panahon ng proseso ng sintering at kasunod na pagpoproseso ng makina, na humahantong sa pagproseso ng edge chipping o service fracture. Ang lahat ng mga panloob na sulok ay dapat na idinisenyo nang malaki hangga't maaari sa mga transition fillet (R corners); kung ang mga tamang anggulo ay dapat panatilihin dahil sa mga kinakailangan sa pagpupulong, ang mga undercut grooves o relief grooves ay dapat idagdag sa istraktura. Kasabay nito, ang pagkakapareho ng kapal ng pader ay sentro sa pagtukoy ng kalidad ng ceramic sintering. Dahil ang mga industrial ceramics ay nabuo mula sa pulbos at pina-densify ng high-temperature sintering, ang malaking pagkakaiba sa cross-sectional na kapal ay hahantong sa hindi pantay na pag-urong, na magdudulot ng matinding warping deformation, panloob na natitirang stress at kahit na pag-crack. Bilang karagdagan, ang mga malalim na lukab, malalim na butas na butas, at mga istrukturang may mataas na aspect ratio ay dapat na mahigpit na limitado sa disenyo ng tampok, dahil hindi lamang ito magiging sanhi ng mga ulo ng paggiling ng brilyante at mga ultrasonic machining tool upang harapin ang hindi sapat na higpit at pagkasira ng tool, ngunit lubos ding magpapalala sa mga kondisyon ng paglikas ng chip at paglamig.

2. Scientific trade-off sa pagitan ng tolerance system at surface quality

Pagdating sa pagtukoy sa mga sistema ng pagpapaubaya at kalidad ng ibabaw, dapat iwanan ng mga inhinyero ang inertial na pag-iisip na "mas mataas ang katumpakan, mas mabuti." Ang mga labis na pagpapaubaya ay may pananagutan para sa tumataas na mga gastos sa machining at mataas na mga rate ng scrap ng mga teknikal na bahagi ng ceramic. Bagama't ang mga advanced na ceramics (tulad ng aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide) ay maaaring makamit ang sub-micron dimensional accuracy sa pamamagitan ng precision grinding, ang mga drawing ay hindi dapat magpataw ng mahigpit na tolerances sa lahat ng dimensyon nang walang pagkakaiba. Ang mga dimensyon na hindi nauugnay sa mating surface, libreng surface, o assembly positioning ay dapat na sapat na nakakarelaks upang bigyang-daan ang mga ito na sumunod sa kumbensyonal na green molding o sintering tolerances para sa mga ceramics. Ang pag-label ng pagkamagaspang sa ibabaw (Ra) ay dapat na naka-target - ang hindi naprosesong sintered na orihinal na ibabaw ay kadalasang may mas mataas na pagkamagaspang, habang ang mga functional na ibabaw (tulad ng wafer vacuum adsorption surface, dynamic na seal precision alignment surface, high-frequency at high-voltage insulation surface) ay kailangang malinaw na tukuyin ang mga kinakailangan para sa precision diyamante na paggiling o pagpoproseso ng gene, at tumpak na pagpoproseso ng mga butil ng diyamante at pagpoproseso ng mga gene nito, at pagpoproseso ng tumpak na paggiling ng diyamante at pagbubuli, mga katangian ng vacuum sealing.

3. Assembly interface at thermal expansion adaptation

Bilang karagdagan, ang matinding kondisyon sa pagtatrabaho ng mga kagamitan sa semiconductor ay tumutukoy na ang mga ceramic na bahagi ay dapat na tipunin na may mga bahaging istruktura ng metal, na nagdudulot ng matinding hamon sa pagpupulong at disenyo ng interface ng pangkabit sa mga guhit. Dahil ang mga matitigas na ceramics ay hindi maaaring direktang i-tap upang lumikha ng maaasahang mga thread (ang direktang pag-tap ay madaling humantong sa pag-crack ng profile ng ngipin o pagkadulas ng ngipin), ang disenyo ng direktang pag-tap sa mga panloob na thread sa ceramic na katawan ay dapat na ganap na iwasan sa mga guhit. Kabilang sa mga makatwirang alternatibo ang: pagdidisenyo sa pamamagitan ng mga butas na may mga countersunk na ulo o hakbang, at paggamit ng metal through-hole bolts para sa pag-clamping at pag-aayos; gamit ang mataas na temperatura na mga inorganic na pandikit o mainit na manggas na may naka-embed na mga pagsingit ng metal; o paggamit ng precision pressure plate at flange structures upang pindutin ang mga ceramic na bahagi papunta sa metal na base. Higit na kritikal, ang malalaking pagkakaiba sa mga koepisyent ng pagpapalawak ng thermal ay dapat mabayaran sa mga guhit at magkasya ang mga pagpapaubaya. Ang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal ng mga ceramics (tulad ng alumina, silicon carbide) ay mas mababa kaysa sa mga istrukturang metal tulad ng hindi kinakalawang na asero, aluminyo na haluang metal o titanium alloys. Kung ang sapat na thermal expansion gaps ay hindi nakalaan sa pagitan ng mga mating hole o pin sa panahon ng disenyo, kapag ang semiconductor cavity ay sumasailalim sa mga prosesong may mataas na temperatura (tulad ng CVD, mainit na epekto sa dingding ng Etch cavity, o mataas na temperatura na baking), dahil ang expansion rate ng metal ay mas malaki kaysa sa mga ceramics, ang extrusion stress ay hindi maiiwasang mabuo nang hindi mabubuo ang mga bahagi ng ceractas, na nagiging sanhi ng pagkawasak ng mga bahagi ng ceractas.

4. Kahulugan ng mga pangunahing pangangailangang teknikal

Sa wakas, ang isang mature at standardized na semiconductor ceramic engineering drawing ay dapat na may ganap na hindi malabo na mga kahulugan ng mga materyal na katangian at mga proseso pagkatapos ng pagproseso sa mga teknikal na kinakailangan o haligi ng pamagat. Pangunahing kasama dito ang sumusunod na apat na pangunahing dimensyon:

• Materyal na grado at kadalisayan: Halimbawa, 6% o 99.9% high-purity alumina at reaction-sintered silicon carbide ay ginagamit upang mahigpit na kontrolin ang panganib ng kontaminasyon ng mga advanced na proseso ng semiconductor sa pamamagitan ng mga bakas na impurities tulad ng alkali metal.
• Mga tagapagpahiwatig ng compactness at air tightness: Malinaw na tukuyin kung ang bahagi ay kailangang maging ganap na siksik na may zero na bukas na mga pores (upang matugunan ang mga kinakailangan ng mga ultra-high vacuum na kapaligiran), o kung pinapayagan ang isang istraktura na may partikular na porosity.
• Mga Detalye ng Edge Microprocessing: Kinakailangan na ang lahat ng matalim na gilid ay bahagyang chamfered o mapurol (tulad ng sa loob ng 2 × 45° o R0.2) upang maalis ang mga mikroskopikong burr at maiwasan ang pagbuo ng mga microscopic na particle sa panahon ng paghawak at pagpupulong ng malinis na silid.
• Mga pagtutukoy sa paglilinis at packaging: Ang huling produkto ay kailangang sumailalim sa ultrasonic cleaning at pagpapatuyo na may mataas na kadalisayan na deionized na tubig, at ma-package sa isang vacuum na double-layer na pakete na nakakatugon sa mga pamantayan ng semiconductor clean room.