精密劃片機(jī)的刀片在壓電陶瓷上劃過，切割崩邊始終穩(wěn)定在5微米以內(nèi)，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的十六分之一。

在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的核心部件——超聲探頭的制造領(lǐng)域，壓電陶瓷材料的精密切割一直是個(gè)技術(shù)瓶頸。近日，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)博捷芯其研發(fā)的精密劃片機(jī)在切割用于40MHz高頻超聲探頭的壓電陶瓷陣元時(shí)，實(shí)現(xiàn)了崩邊尺寸小于5微米的突破。

這一技術(shù)指標(biāo)滿足了高端超聲探頭制造的需求，為國產(chǎn)高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的發(fā)展提供了重要支撐。

01 技術(shù)瓶頸

超聲探頭頻率越高，對壓電陶瓷陣元的精細(xì)度要求也越高。血管內(nèi)超聲成像等高端應(yīng)用的探頭頻率已達(dá)40-45MHz。

高頻超聲探頭需要使用精密的壓電陶瓷陣元，陣元間距、尺寸直接關(guān)系到成像質(zhì)量和分辨率。

根據(jù)資料，現(xiàn)代超聲探頭陣元間距需精確到0.5毫米以下。如成都匯聲科技的微型彩色超聲診斷系統(tǒng)，其探頭陣元間距為0.49毫米。

陣元間距的微小偏差都會(huì)導(dǎo)致超聲成像質(zhì)量的下降，因此對壓電陶瓷切割工藝提出了極高要求。

02 博捷芯解決方案

博捷芯針對這一高精度切割需求，推出了專門的精密劃片解決方案。

該方案采用高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，配合空氣靜壓主軸和金剛石砂輪，實(shí)現(xiàn)了對壓電陶瓷材料的超精密切割。

核心精度指標(biāo)顯著提升：刀片行走直線偏差值≤1.5μm，視覺對位檢測功能達(dá)亞像素級(jí)別，監(jiān)測刀片磨損精度≤2μm。

博捷芯劃片機(jī)還采用了分層劃切工藝，通過分階段控制切割深度和進(jìn)給速度，以“階梯式”分層切割方式，逐步完成切割深度的控制，減少材料損傷并提高切割質(zhì)量。

03 技術(shù)優(yōu)勢

博捷芯劃片機(jī)在切割壓電陶瓷方面展現(xiàn)出多重技術(shù)優(yōu)勢：

高精度與低崩邊：在切割40MHz超聲探頭所需的壓電陶瓷陣元時(shí)，實(shí)現(xiàn)崩邊尺寸小于5μm，滿足了高端超聲探頭制造的需求。

高兼容性：博捷芯劃片機(jī)適用于多種硬脆材料，包括硅、石英、玻璃、藍(lán)寶石、氧化鋁、氧化鐵、砷化鎵和鈮酸鋰等。

高效率生產(chǎn)：部分機(jī)型配置了對向式雙主軸，雙軸可獨(dú)立運(yùn)行，配合雙CCD視覺系統(tǒng)，大幅減少對準(zhǔn)和檢查時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

04 應(yīng)用前景

這一技術(shù)突破為高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程提供了重要支撐。

在血管內(nèi)超聲（IVUS）領(lǐng)域，隨著探頭技術(shù)的不斷發(fā)展，對精密切割的需求將持續(xù)增長。

目前，IVUS探頭技術(shù)主要采用壓電陶瓷材料，但復(fù)合材料換能器如CMUTs（電容式微機(jī)械超聲換能器）正展現(xiàn)出發(fā)展前景。

博捷芯的精密切割技術(shù)同樣適用于這些新興復(fù)合材料，為未來超聲探頭制造提供了通用的切割解決方案。

博捷芯的精密劃片機(jī)現(xiàn)已覆蓋劃片切割半導(dǎo)體封裝基板及元器件，晶圓、陶瓷基板、玻璃基板、PCB、硅片、線路板、內(nèi)存儲(chǔ)存卡、QFN、電容電阻、傳感器、IC二三極管保險(xiǎn)絲及其他各類精密材料等器件，兼容8英寸晶圓。部分機(jī)型甚至可適配12英寸晶圓。

隨著超聲診斷技術(shù)的進(jìn)步，超聲探頭將向更高頻率、更小陣元尺寸發(fā)展，對精密切割工藝的需求會(huì)愈發(fā)迫切。