V procese prechodu polovodičového priemyslu na nanorozmerné výrobné procesy má rezanie doštičiek ako kľúčový článok vo výrobe čipov mimoriadne prísne požiadavky na stabilitu zariadenia. Žulová základňa sa vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči vibráciám a tepelnej stabilite stala kľúčovou súčasťou zariadení na rezanie doštičiek a poskytuje spoľahlivú záruku dosiahnutia vysoko presného a vysoko efektívneho spracovania doštičiek.
Vysoké tlmiace a antivibračné vlastnosti: Zabezpečenie presnosti rezania na nanoúrovni
Keď je zariadenie na rezanie doštičiek v prevádzke, vysokorýchlostné otáčanie vretena, vysokofrekvenčné vibrácie rezného nástroja a vibrácie prostredia generované okolitým zariadením majú významný vplyv na presnosť rezania. Tlmiaci výkon tradičných kovových podstavcov je obmedzený, čo sťažuje rýchle tlmenie vibrácií, čo vedie k mikrónovému chveniu rezných nástrojov a priamo spôsobuje chyby, ako sú odštiepené hrany a praskliny na doštičkách. Vysoké tlmiace vlastnosti žulového podstavca tento problém zásadne vyriešili.
Vnútorné minerálne kryštály žuly sú úzko prepletené a vytvárajú prirodzenú štruktúru rozptylu energie. Keď sa vibrácie prenášajú na základňu, jej vnútorná mikroštruktúra dokáže rýchlo premeniť vibračnú energiu na tepelnú energiu, čím sa dosiahne efektívne tlmenie vibrácií. Experimentálne údaje ukazujú, že v rovnakom vibračnom prostredí môže žulová základňa tlmiť amplitúdu vibrácií o viac ako 90 % v priebehu 0,5 sekundy, zatiaľ čo kovová základňa potrebuje 3 až 5 sekúnd. Tento vynikajúci tlmiaci výkon zaisťuje, že rezný nástroj zostáva stabilný počas procesu rezania v nanorozmeroch, čo zaručuje hladký okraj rezania doštičky a účinne znižuje rýchlosť odštiepkovania. Napríklad pri procese rezania 5nm doštičky dokáže zariadenie s žulovou základňou kontrolovať veľkosť odštiepkovania v rozmedzí 10 μm, čo je o viac ako 40 % viac ako zariadenie s kovovou základňou.
Ultranízky koeficient tepelnej rozťažnosti: Odolný voči vplyvu teplotných výkyvov
Počas procesu rezania doštičiek môže teplo vznikajúce trením rezných nástrojov, odvod tepla z dlhodobej prevádzky zariadenia a zmeny teploty v dielni spôsobiť tepelnú deformáciu komponentov zariadenia. Koeficient tepelnej rozťažnosti kovových materiálov je relatívne vysoký (približne 12×10⁻⁶/℃). Pri kolísaní teploty o 5℃ sa kovová základňa s dĺžkou 1 meter môže deformovať o 60 μm, čo spôsobí posun polohy rezu a vážne ovplyvní presnosť rezania.
Koeficient tepelnej rozťažnosti žulovej základne je iba (4-8) × 10⁻⁶/℃, čo je menej ako tretina koeficientu kovových materiálov. Pri rovnakej teplotnej zmene možno jeho rozmerovú zmenu takmer ignorovať. Namerané údaje z určitého podniku na výrobu polovodičov ukazujú, že počas 8-hodinovej nepretržitej vysokointenzívnej rezania doštičiek, keď teplota okolia kolíše o 10℃, je posun reznej polohy zariadenia s žulovou základňou menší ako 20 μm, zatiaľ čo pri zariadení s kovovou základňou presahuje 60 μm. Tento stabilný tepelný výkon zabezpečuje, že relatívna poloha medzi rezným nástrojom a doštičkou zostáva vždy presná. Aj pri dlhodobej nepretržitej prevádzke alebo drastických zmenách teploty okolia je možné zachovať konzistentnú presnosť rezania.
Tuhosť a odolnosť proti opotrebovaniu: Zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky zariadenia
Okrem výhod odolnosti voči vibráciám a tepelnej stability, vysoká tuhosť a odolnosť voči opotrebovaniu žulovej základne ďalej zvyšujú spoľahlivosť zariadenia na rezanie doštičiek. Žula má tvrdosť 6 až 7 na Mohsovej stupnici a pevnosť v tlaku presahujúcu 120 MPa. Počas procesu rezania odolá obrovskému tlaku a nárazovej sile a nie je náchylná na deformácie. Jej hustá štruktúra jej zároveň dodáva vynikajúcu odolnosť voči opotrebovaniu. Ani pri častých rezacích operáciách nie je povrch základne náchylný na opotrebovanie, čo zabezpečuje, že zariadenie si dlhodobo udrží vysoko presnú prevádzku.
V praktických aplikáciách mnohé podniky vyrábajúce doštičky výrazne zlepšili výťažnosť produktov a efektivitu výroby zavedením rezacích zariadení s žulovou základňou. Údaje z poprednej svetovej zlievarne ukazujú, že po zavedení zariadenia s žulovou základňou sa výťažnosť rezania doštičiek zvýšila z 88 % na viac ako 95 % a cyklus údržby zariadenia sa strojnásobil, čo efektívne znížilo výrobné náklady a zvýšilo konkurencieschopnosť na trhu.
Záverom možno povedať, že žulová základňa s vynikajúcou odolnosťou voči vibráciám, tepelnou stabilitou, vysokou tuhosťou a odolnosťou proti opotrebeniu poskytuje komplexné záruky výkonu pre zariadenia na rezanie doštičiek. S postupným rozvojom polovodičovej technológie smerom k vyššej presnosti budú žulové základne zohrávať významnejšiu úlohu v oblasti výroby doštičiek a podporovať neustály inovatívny rozvoj polovodičového priemyslu.
Čas uverejnenia: 20. mája 2025