Kako se proizvodni procesi poluvodiča kreću prema nanometarskim{0}}čvorovima, osnovna procesna oprema kao što su grafičari i sistemi za taloženje na tankom{1}}filmu suočavaju se sa sve strožim zahtjevima za preciznost obrade, čistoću i prinos. U tom kontekstu, precizne keramičke komponente postale su ključne za osiguranje stabilnosti procesa. Među njima, aluminijski keramički strukturni dijelovi čine oko 45% tržišta preciznih keramičkih komponenti, što ih čini najšire korištenim. Dakle, kako aluminijska keramika, naizgled osnovni materijal, postaje nezamjenjiv "standardni materijal" za brojnu poluvodičku opremu?
Osnovni zahtjevi proizvodnje poluvodiča za keramiku od glinice
Proizvodnja poluprovodnika je "delikatan zadatak koji se izvodi u ekstremnim uslovima", koji uključuje visoke temperature, jaku koroziju, visok napon i precizno trenje. Konstrukcijski dijelovi od aluminijske keramike se ističu zbog svoje kombinacije teško--svojstava, kao što su otpornost na koroziju, -otpornost na visoke temperature, visoka čistoća i visoka izolacija, savršeno u skladu sa strogim zahtjevima industrije poluprovodnika:
Otpornost na eroziju plazme: U procesima jetkanja, otporan je na visoko korozivnu plazmu, izbjegavajući kontaminaciju česticama.
Otpornost na termalni udar i stabilnost dimenzija: Tokom procesa taloženja koji uključuju česte promjene temperature, održava preciznost na nivou mikrona -, osiguravajući precizno pozicioniranje pločice.
Visoka čistoća: U ultra-čistim okruženjima kao što su fotolitografija i inspekcija, ne ispušta gotovo nikakve čestice, čuvajući prinos.
Trenutno, čistoća aluminijske keramike koja se koristi u poluvodičkoj opremi je općenito iznad 99,5%, pri čemu keramika od glinice za jetkanje{1}} dostiže čistoću iznad 99,8%, pa čak i 4N stepen (99,99%). Ovi materijali izgledaju prozirni ili polu{6}}prozirni, sa pokazateljima učinka koji su uporedivi sa-safirom od jednog kristala. Štaviše, zbog njihove finozrnaste-strukture, određena svojstva kao što su čvrstoća na savijanje i čvrstoća na pritisak mogu čak i nadmašiti one sa-safira od jednog kristala.
Procesi pripreme i razvojni trendovi
Priprema aluminijskih keramičkih komponenti je multidisciplinarni proces inženjeringa sistema koji prvenstveno uključuje pripremu praha, oblikovanje, sinterovanje, preciznu mašinsku obradu, kontrolu kvaliteta i površinsku obradu. Među njima, procesi oblikovanja i sinterovanja imaju odlučujući utjecaj na mikrostrukturu i mehanička svojstva aluminij-keramičkih materijala, što ih čini dva kritična koraka u proizvodnji aluminijske keramike.
(1) Priprema praha
Sirovine od glinice visoke{0}}će čistoće se podvrgavaju šarženju, mehaničkom mljevenju kuglicama i sušenju raspršivanjem kako bi se dobio granulirani prah ujednačene veličine čestica i dobrog protoka.
(2) Proces formiranja
Formiranje uključuje oblikovanje praha glinice u keramičko zeleno tijelo. U zavisnosti od oblika i zahtjeva za preciznošću komponente, odabiru se metode kao što su suho prešanje, izostatičko prešanje, livenje trake ili brizganje. Trenutno se suvo prešanje u kombinaciji sa hladnim izostatskim prešanjem prvenstveno koristi za formiranje zaliha od glinice.
(3) Visokotemperaturno sinterovanje
Sinterovanje uključuje zagrijavanje praha kako bi se izazvalo vezivanje čestica, što dovodi do migracije materijala, zgušnjavanja i rekristalizacije. Metode kao što su sinterovanje bez pritiska, vruće prešanje ili vruće izostatičko presovanje se koriste za zgušnjavanje zelenog tijela. Glinica visoke{2}}čistoće obično zahtijeva temperature sinterovanja od 1600–1800 stepeni.
(4) Precizna obrada
Koristeći CNC strugove i brusilice, sinterovano tijelo se reže, okreće, melje, gloda i buši kako bi se proizvele željene keramičke komponente. Keramička CNC obrada se odnosi na subtraktivni proizvodni proces koji kontroliraju kompjuteri za rad i manipulaciju mašinama i alatima za sečenje, postižući tačnost dimenzija na nivou mikrona{1}} i osiguravajući konzistentnost u više dijelova.
(5) Površinska obrada i kontrola kvaliteta
Industrija poluprovodnika postavlja izuzetno visoke zahtjeve za čistoćom. Nakon prolaska inspekcije kvaliteta, poluvodičke keramičke komponente se podvrgavaju daljem površinskom čišćenju, obično koristeći metode kao što su čišćenje kiselinom, alkalno čišćenje ili čišćenje organskim rastvaračem. Nakon čišćenja i sušenja, proizvodi se ponovo-provjeravaju na kvalitet. Kvalificirani proizvodi se zatim pakuju u čistoj prostoriji.
Za keramičke komponente sa posebnim zahtjevima, mogu se primijeniti dodatni površinski tretmani kao što su alučno prskanje, plazma prskanje, elektrostatičko prskanje, taloženje parom, ultra{0}} čisto čišćenje, anodizacija ili metalizacija kako bi se ispunili operativni standardi.
