Granitt har vært et vanlig brukt materiale i halvlederindustrien på grunn av sine utmerkede mekaniske egenskaper, termiske stabilitet og lave termiske utvidelseskoeffisient. Med den stadig økende etterspørselen etter høyere presisjon og produktivitet har imidlertid alternative materialer dukket opp som levedyktige alternativer for fabrikasjon av halvlederutstyrskomponenter. I denne artikkelen vil vi utforske noen av de alternative materialene for granittdeler i halvlederutstyr og sammenligne deres fordeler og ulemper.
Alternative materialer for granittdeler
1. Glass-keramiske materialer
Glasskeramiske materialer, som Zerodur og Cervit, har fått utbredt bruk i halvlederindustrien på grunn av deres lave termiske utvidelseskoeffisient, som er nær silisiums. Følgelig kan disse materialene gi bedre termisk stabilitet og forbedret presisjon i halvlederfabrikasjonsprosessen. Spesielt Zerodur har en høy grad av homogenitet og stabilitet, noe som gjør det egnet for produksjon av litografiutstyr.
Fordeler:
- Lav termisk utvidelseskoeffisient
- Høy presisjon og stabilitet
- Egnet for høytemperaturapplikasjoner
Ulemper:
- Høyere kostnad sammenlignet med granitt
- Relativt sprø, kan by på utfordringer ved maskinering og håndtering
2. Keramikk
Keramiske materialer, som aluminiumoksid (Al₂O₃), silisiumkarbid (SiC) og silisiumnitrid (Si₃N₄), har utmerkede mekaniske egenskaper, høy temperaturbestandighet og lav termisk ekspansjonskoeffisient. Disse egenskapene gjør keramikk ideelt for halvlederutstyrsdeler som krever høy termisk stabilitet og presisjon, som wafertrinn og chucker.
Fordeler:
- Høy termisk stabilitet og styrke
- Lav termisk ekspansjonskoeffisient
- Høy slitestyrke og kjemisk inertitet
Ulemper:
- Kan være sprø og utsatt for sprekker, spesielt under maskinering og håndtering
- Maskinering og polering av keramikk kan være utfordrende og tidkrevende
3. Metaller
Metallbaserte materialer, som rustfritt stål og titan, har blitt brukt til deler av halvlederutstyr på grunn av deres utmerkede maskinbearbeidbarhet og høye styrke. De brukes ofte i applikasjoner der høy termisk stabilitet ikke er nødvendig, for eksempel kammerdeler, koblinger og gjennomføringer.
Fordeler:
- God maskinbearbeidbarhet og sveisebarhet
- Høy styrke og duktilitet
- Lav kostnad sammenlignet med noen av de alternative materialene
Ulemper:
- Høy termisk ekspansjonskoeffisient
- Ikke egnet for høytemperaturapplikasjoner på grunn av problemer med termisk ekspansjon
- Mottakelig for korrosjon og forurensning
Konklusjon:
Oppsummert, mens granitt har vært et populært valg for deler til halvlederutstyr, har alternative materialer dukket opp, alle med unike fordeler og ulemper. Glass-keramiske materialer er svært presise og stabile, men kan være sprø. Keramikk er sterk og har utmerket termisk stabilitet, men kan også være sprø, noe som gjør dem mer utfordrende å produsere. Metaller er rimelige, maskinbearbeidbare og duktile, men de har en høyere termisk utvidelseskoeffisient og er utsatt for korrosjon og forurensning. Når man velger materialer til halvlederutstyr, er det avgjørende å vurdere de spesifikke kravene til applikasjonen og velge materialer som balanserer kostnad, ytelse og pålitelighet.
Publisert: 19. mars 2024