Þegar framleiðsluferli hálfleiðara færast í átt að nanómetra-kvarðahnútum, standa kjarnavinnslubúnaður eins og ætarar og þunn-filmuútfellingarkerfi frammi fyrir sífellt strangari kröfum um nákvæmni, hreinleika og afrakstur vinnslu. Með hliðsjón af þessu eru nákvæmir keramikhlutar orðnir lykilatriði til að tryggja stöðugleika ferlisins. Þar á meðal eru burðarhlutar úr súrál keramik fyrir um það bil 45% af nákvæmni keramik íhlutum markaði, sem gerir þá mest notaða. Svo, hvernig verður súrál keramik, að því er virðist grunnefni, ómissandi „staðlað efni“ fyrir fjölmarga hálfleiðarabúnað?
Kjarnakröfur hálfleiðaraframleiðslu fyrir súrálkeramik
Hálfleiðaraframleiðsla er „viðkvæmt verkefni sem framkvæmt er við erfiðar aðstæður,“ sem felur í sér háan hita, sterka tæringu, háspennu og nákvæman núning. Keramikbyggingarhlutar úr súráli skera sig úr vegna samsetningar þeirra af erfiðum-að-eiginleikum, svo sem tæringarþol, háu-hitaþoli, miklum hreinleika og mikilli einangrun, sem er í fullkomnu samræmi við strangar kröfur hálfleiðaraiðnaðarins:
Plasma rofþol: Í ætingarferlum þolir það mjög ætandi plasma og forðast agnamengun.
Hitaáfallsþol og víddarstöðugleiki: Við útfellingarferla sem fela í sér tíðar hitabreytingar, viðheldur það míkron-nákvæmni, sem tryggir nákvæma staðsetningu obláta.
Mikið hreinlæti: Í ofur-hreinu umhverfi eins og ljóslitafræði og skoðun, losar það nánast engar agnir, sem tryggir uppskeru.
Eins og er er hreinleiki súráls keramik sem notuð er í hálfleiðarabúnaði yfirleitt yfir 99,5%, þar sem ætingar -sálkeramik nær hreinleika yfir 99,8% og nær jafnvel 4N einkunn (99,99%). Þessi efni virðast gagnsæ eða hálf-gagnsæ, með frammistöðuvísum sem eru sambærilegir við einn-kristallsafír. Þar að auki, vegna fíngerðrar-kornbyggingar þeirra, geta ákveðnir eiginleikar eins og sveigjustyrkur og þrýstistyrkur jafnvel farið fram úr eins-safíreiningum.
Undirbúningsferlar og þróunarstraumar
Undirbúningur súráls keramikhluta er þverfaglegt kerfisverkfræðiferli sem felur fyrst og fremst í sér duftundirbúning, mótun, sintrun, nákvæmni vinnslu, gæðaskoðun og yfirborðsmeðferð. Þar á meðal hafa mótunar- og sintunarferli afgerandi áhrif á örbyggingu og vélræna eiginleika súráls keramikefna, sem gerir þau tvö mikilvæg skref í súráls keramikframleiðslu.
(1) Duftundirbúningur
Há-hráefni súráls gangast undir skömmtun, vélrænni kúlumölun og úðaþurrkun til að framleiða kornað duft með jafnri kornastærð og góða flæðihæfni.
(2) Myndunarferli
Myndun felur í sér að móta súrálduftið í keramikgrænan líkama. Það fer eftir lögun og nákvæmni kröfum íhlutarins, aðferðir eins og þurrpressun, ísóstatísk pressun, borðsteypu eða sprautumótun eru valdar. Eins og er er þurrpressun ásamt köldu ísóstatískri pressun fyrst og fremst notuð til að mynda súrál.
(3) Háhita-sintun
Sintering felur í sér að hita duftið til að framkalla agnabindingu, sem leiðir til efnisflutnings, þéttingar og endurkristöllunar. Aðferðir eins og þrýstilaus sintun, heitpressun eða heit jafnstöðupressun eru notuð til að þétta græna líkamann. Hár-súrál krefst venjulega sintunarhitastigs á bilinu 1600–1800 gráður.
(4) Nákvæm vinnsla
Með því að nota CNC rennibekkir og kvörn er hertu líkaminn skorinn, snúinn, malaður, malaður og boraður til að framleiða viðeigandi keramikhluta. Keramik CNC vinnsla vísar til frádráttar framleiðsluferlisins sem stjórnað er af tölvum til að stjórna og vinna með vélar og skurðarverkfæri, ná víddarnákvæmni á míkron-stigi og tryggja samræmi í mörgum hlutum.
(5) Yfirborðsmeðferð og gæðaskoðun
Hálfleiðaraiðnaðurinn gerir mjög miklar kröfur um hreinlæti. Eftir að hafa staðist gæðaskoðun fara hálfleiðara keramikhlutar í frekari yfirborðshreinsun, venjulega með aðferðum eins og sýruhreinsun, basahreinsun eða hreinsun með lífrænum leysiefnum. Þegar þær hafa verið hreinsaðar og þurrkaðar eru vörurnar endur-skoðaðar með tilliti til gæða. Hæfum vörum er síðan pakkað í hreint herbergi.
Fyrir keramikíhluti með sérstakar kröfur má beita viðbótar yfirborðsmeðferð eins og ljósbogaúðun, plasmaúðun, rafstöðueiginleika, gufuútfellingu, ofurhreinsun, rafskaut eða málmvæðingu til að uppfylla rekstrarstaðla.
