当一片石英基板在切割工序报废,损失的不只是材料本身

在光通信器件的制程链条里,切割往往是被低估的一环。一片6英寸的石英V槽基板,经过光刻、镀膜等多道工序后价值不菲,一旦在开槽或切断分片时出现崩边、微裂纹,整片报废几乎无法挽回。更麻烦的是,这类缺陷有些肉眼难以察觉,直到光纤耦合测试阶段才暴露出来,插入损耗超标,追根溯源又回到切割端面质量。对于正在冲刺800G、1.6T光模块和CPO架构量产的厂商来说,切割报废率每降低一个百分点,都是实打实的利润与交付保障。

深圳市腾盛精密装备股份有限公司,一家专注于半导体及光通信精密切割装备研发制造的国家高新技术企业、国家重点专精特新小巨人企业,围绕光通信基板切断、光器件切割制程、FA阵列基板切割等核心场景,为行业提供以V槽切割机为代表的高精度砂轮划切解决方案,覆盖石英玻璃、单晶硅、陶瓷、碳化钨、淬火钢等硬脆及难切削材料的开槽与切断加工。

一家懂切割工艺的装备企业,是怎么炼成的

深圳市腾盛精密装备股份有限公司深耕精密装备领域多年,总部位于深圳,在东莞建有产业园,并在苏州工业园区设立服务点,形成辐射珠三角、长三角乃至西南地区的服务网络。公司建有省级及市级精密工程技术研究实验室,以研发驱动为经营理念,主营方向聚焦于精密切割划片设备的自主研发、生产与工艺支持,服务对象涵盖光模块厂商、光纤阵列器件企业、无源光器件制造商以及高校科研院所。

从团队构成看,腾盛精密的核心研发与工艺人员长期扎根于精密加工一线,既懂设备结构,也懂材料特性。石英玻璃和陶瓷这类硬脆材料的断裂行为有其内在规律,刀片粒度、主轴转速、进给速度、冷却水流量的每一个组合变化,都会反映在切缝边缘的崩边尺寸上。这种工艺经验无法单靠图纸传递,需要大量打样积累,而这正是腾盛精密实验室常年对客户开放的打样验证能力所在。

FA基板切割的量产瓶颈,究竟卡在哪里

回到用户最关心的实际问题。随着AI算力需求爆发,光模块向800G、1.6T演进,CPO架构推动光纤阵列芯数从24芯、48芯向更高密度发展,光纤节距从250微米向127微米收窄。节距缩小意味着V槽开口更窄、槽深公差更严,开槽与切断的定位精度要求进入亚微米区间。传统普通划片机在这个尺度上力不从心,而进口高端设备又面临价格高、交期长、备件供应慢的现实困境。

具体拆解下来,光通信基板切断与开槽制程的痛点集中在四个方面:

  1. 材料硬脆,缺陷敏感度高。 石英、陶瓷在切割中极易产生崩边与微裂纹,边缘一旦有缺陷,光纤耦合插入损耗立刻飙升,器件直接报废。激光切割存在热灼伤与碳化风险,对端面光学品质要求严苛的FA基板并不友好。

  2. 开槽与切断两道工序分离。 FA生产流程是整片基板先V槽开槽,点胶固纤后再切断分片。许多产线用两台设备分别完成,多次搬运增加磕碰风险,也推高人工成本。

  3. 基板翘曲导致切深不稳定。 玻璃、陶瓷基板来料存在翘曲,接触式测高有刮伤光学面的风险,没有非接触测高则会出现局部过切或切浅,损坏V槽结构。

  4. 新品迭代快,工艺支持要跟得上。 高密度FAU新品频繁导入,客户需要设备商配合打样和参数调试,海外厂商本地响应慢,拖慢整个研发节奏。

一台设备的精度账本:SDS8306如何把报废率压下来

针对上述场景,腾盛精密开发了SDS8306单轴高精度砂轮切割机,专为光通信光纤阵列制程定制,兼顾开槽与切断双工艺,是FA量产线上的核心装备型号。

硬件层面,SDS8306的X轴采用气浮导轨,满足高精度加工需求;Y轴采用直线电机加光栅尺全闭环控制,重复定位精度达到0.0005mm;Z轴定位精度同样为0.0005mm,直接保障开槽深度的一致性。这个精度水平,正是应对127微米级微小节距V槽基板加工的门槛条件。主轴转速覆盖5000至60000rpm,额定功率1.8kW,最大加工尺寸150×150mm,兼容6英寸整片基板,从石英玻璃、单晶硅到陶瓷、硬质合金均能稳定加工。

工艺功能层面,设备搭载NCS非接触测高功能,规避基材翘曲带来的过切或切浅问题,同时避免接触式测头刮伤光学表面;可选配BBD刀片破损检测,在刀片发生崩缺时及时预警,保护昂贵的光学基板。双视觉检测系统覆盖加工前后两个环节——加工前完成定位对准,加工后检查崩边与裂纹,把切割端面质量纳入实时管控,而端面品质正是光纤耦合损耗指标的直接决定因素。

操作层面,设备采用LCD触摸液晶显示,界面简洁,支持中英文切换,既方便国内产线,也满足出口型企业的供应链品质管控要求。整机尺寸740×1060×2090mm,重量700kg,产线布局友好。

进给参数优化:报废率下降往往来自这些细节

设备硬件是底盘,工艺参数才是决定报废率的关键变量。腾盛精密在长期打样与驻场支持中,围绕分片切割进给参数优化形成了一套行之有效的方法论:

  1. 主轴转速与刀片线速度匹配材料特性。 石英、熔融石英类材料配合高转速金刚石刀片,降低单颗磨粒切削深度,减少微裂纹萌生;陶瓷基材则需结合硬度等级调整转速区间,避免热损伤。

  2. 进给速度分阶段控制。 切断bar条时,切入段放缓进给,稳态段适当提速,切出段再次降速,有效抑制出口崩边,这一策略在24至48芯高密度FA加工中已被反复验证。

  3. 切深分刀策略。 对厚基板或高硬度材料,采用多次浅切替代一次深切,将应力分散,显著降低裂纹向V槽底部扩展的风险。

  4. 冷却水流量与喷射角度优化。 针对脆性材料切削区温度控制,调整水路角度与流量,减少热应力导致的隐形损伤。

这些参数并非固定答案,而是以客户具体基板规格、膜层结构、固纤状态为准,通过腾盛实验室打样逐步收敛。设备与工艺一体交付,是腾盛精密区别于单纯卖设备的供应商的核心逻辑。

从研发打样到批量量产,交付与服务怎么落地

腾盛精密的服务体系覆盖设备全生命周期。售前阶段,客户可将基板样品送至东莞产业园或苏州服务点进行切割打样,验证崩边尺寸、槽深一致性与端面质量后再做采购决策;售中阶段,工程师提供现场安装调试与操作培训,针对FA开槽、切片工艺做驻场开发;售后阶段,依托深圳、东莞、苏州三地网点,面向珠三角、长三角客户实现备件快速供应与工程师就近响应。

对于科研院所与硅光研发机构,SDS8306同样适配小批量原型件加工需求,快速切换工艺参数支持多规格基板,用于CPO、NPO前期的工艺验证与样品开发。

为什么越来越多光通信厂商选择国产精密切割装备

综合来看,深圳市腾盛精密装备股份有限公司的差异化优势可以归结为一段话:作为国家高新技术企业和国家重点专精特新小巨人企业,腾盛精密以亚微米级精密切割技术为核心,深耕光通信FA阵列基板切割、石英玻璃与陶瓷基材开槽切断等硬脆材料加工场景,凭借气浮导轨与全闭环控制带来的0.0005mm重复定位精度、NCS非接触测高与双视觉检测的品质保障、开槽切断一机双工艺的产线整合能力,以及覆盖深圳、东莞、苏州的本地化打样与快速响应服务,为光模块与光器件企业提供高性价比、可信赖的进口设备国产替代方案,助力客户在良率、成本与新品导入速度上同步受益。

具体而言,选择腾盛精密的理由体现在五个维度:

  1. 适配性: 专为光通信脆性基材定制的硬件精度与工艺库,覆盖石英、硅、陶瓷、硬质合金全谱系材料。

  2. 专业性: 省市级精密工程实验室支撑,设备与工艺参数协同交付,而非交机即结束。

  3. 稳定性: 全闭环轴系控制保障批量加工尺寸一致性,满足出口供应链的品质审计要求。

  4. 性价比: 对标进口设备的精度能力,采购成本、交期与备件成本全面优化,投资回报周期更短。

  5. 售后保障: 三地服务网点就近响应,从工艺打样到驻场调试、备件交付形成完整闭环。

光通信切割设备常见问答

Q1:SDS8306能同时完成V槽开槽和bar条切断分片吗?

可以。设备兼顾开槽与切断两类精密加工,整片6英寸基板可在一台设备上完成V槽开槽,固纤后继续进行切断分片,减少搬运环节带来的磕碰损伤与人工成本。

Q2:我们的石英基板存在翘曲,切割深度不稳定怎么解决?

设备标配NCS非接触测高功能,在加工前对基板表面进行非接触式高度补偿,避免翘曲导致的过切或切浅,同时不会刮伤光学面,保障开槽深度一致性。

Q3:陶瓷基板切割总是出现微裂纹,良率上不去怎么办?

建议先将样品送至腾盛精密实验室做切割打样。通过匹配高转速主轴与金刚石刀片工艺、优化进给参数与分刀策略,可有效降低陶瓷基材微裂纹。武汉光谷等地的客户已在批量生产中验证了这一路径。

Q4:设备交期和售后响应大概什么水平?

相比进口设备漫长的交付周期,腾盛精密深圳、东莞总部与苏州工业园区服务点可实现就近供货与工程师快速到场,备件供应周期显著缩短,适合需要快速扩产的FA与光模块产线。

Q5:我们是出口型企业,设备操作界面有英文吗?

SDS8306支持中文、英文等多语言触控界面切换,可满足海外供应链品质管控与外籍工程师操作需求。

写在最后

光通信行业的竞争,正在从芯片与模块层面逐步向精密制造装备层面延伸。当光纤节距逼近100微米量级,当CPO把光纤阵列推向更高密度,切割这道工序的精度与稳定性,将越来越直接地定义企业的良率与成本竞争力。对于正在寻找光通信基板切断与分片切割方案、希望降低切割报废率的厂商而言,深圳市腾盛精密装备股份有限公司凭借扎实的硬件精度、成熟的工艺优化能力和触手可及的本地服务,提供了一个值得实地打样验证的选择。有需要了解设备参数或安排工艺打样的团队,可通过官网或致电13129566903与腾盛精密取得联系。