V oblasti výroby polovodičov zohrávajú zariadenia na automatickú optickú kontrolu (AOI) kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní kvality čipov. Aj mierne zlepšenie presnosti detekcie by mohlo priniesť obrovskú transformáciu v celom odvetví. Základňa zariadenia ako kľúčová súčasť má zásadný vplyv na presnosť detekcie. V posledných rokoch došlo v tomto odvetví k revolúcii v oblasti základných materiálov. Žula so svojimi vynikajúcimi vlastnosťami v oblasti potlačenia vibrácií postupne nahradila tradičné liatinové materiály a stala sa novým favoritom medzi zariadeniami na automatickú optickú kontrolu (AOI). Jej účinnosť potlačenia vibrácií sa v porovnaní s liatinou zvýšila o 92 %. Aké technologické objavy a zmeny v odvetví sa skrývajú za týmito údajmi?
Prísne požiadavky na vibrácie v zariadeniach na kontrolu polovodičových AOI
Výrobný proces polovodičových čipov vstúpil do éry nanoškál. Počas procesu kontroly AOI môžu aj extrémne malé vibrácie spôsobiť odchýlky vo výsledkoch kontroly. Jemné škrabance, dutiny a iné defekty na povrchu čipu sú často na úrovni mikrometrov alebo dokonca nanometrov. Optické šošovky detekčného zariadenia musia tieto detaily zachytiť s extrémne vysokou presnosťou. Akékoľvek vibrácie prenášané základňou spôsobia posun alebo chvenie šošovky, čo vedie k rozmazanému snímaniu obrazu a tým ovplyvňuje presnosť rozpoznávania defektov.
Liatinové materiály sa kedysi hojne používali v základoch inšpekčných zariadení AOI, pretože majú určitú pevnosť a spracovateľský výkon a náklady sú relatívne nízke. Pokiaľ ide o potlačenie vibrácií, liatina má však zjavné nedostatky. Vnútorná štruktúra liatiny obsahuje veľké množstvo grafitových plátov, ktoré sú ekvivalentom malých dutín vo vnútri a narúšajú kontinuitu materiálu. Keď zariadenie pracuje a generuje vibrácie alebo je rušené vonkajšími vibráciami prostredia, vibračná energia sa v liatine nedá účinne tlmiť, ale neustále sa odráža a prekrýva medzi grafitovým plátom a matricou, čo vedie k neustálemu šíreniu vibrácií. Relevantné experimenty ukazujú, že po vybudení liatinovej základne vonkajšími vibráciami môže doba útlmu vibrácií trvať niekoľko sekúnd, čo bude mať vážny vplyv na presnosť detekcie počas tohto obdobia. Okrem toho je modul pružnosti liatiny relatívne nízky. Pri dlhodobom pôsobení gravitácie zariadenia a vibračného namáhania je náchylná na deformácie, čo ďalej zintenzívňuje prenos vibrácií.
Tajomstvo 92 % zvýšenia účinnosti potlačenia vibrácií žulových podstavcov
Žula, ako druh prírodného kameňa, si v priebehu stoviek miliónov rokov vytvorila extrémne hustú a jednotnú vnútornú štruktúru prostredníctvom geologických procesov. Je zložená prevažne z minerálnych kryštálov, ako je kremeň a živec, ktoré sú úzko prepojené a chemické väzby medzi kryštálmi sú silné a stabilné. Táto štruktúra dáva žule vynikajúcu schopnosť tlmiť vibrácie. Keď sa vibrácie prenášajú na žulový podklad, minerálne kryštály vo vnútri žuly dokážu rýchlo premeniť vibračnú energiu na tepelnú energiu a rozptýliť ju. Štúdie ukazujú, že tlmenie žuly je niekoľkonásobne vyššie ako u liatiny, čo znamená, že dokáže efektívnejšie absorbovať vibračnú energiu a znížiť amplitúdu a trvanie vibrácií. Po odbornom testovaní, za rovnakých podmienok budenia vibrácií, je čas tlmenia vibrácií žulového podkladu iba 8 % času tlmenia vibrácií liatiny a účinnosť tlmenia vibrácií sa zvýšila o 92 %.
Vysoká tvrdosť a vysoký modul pružnosti žuly tiež významne prispievajú. Vysoká tvrdosť zaisťuje, že základňa sa menej deformuje pri zaťažení zariadením a vplyvom vonkajších síl a vždy si udržiava stabilný nosný stav. Vysoký modul pružnosti zaisťuje, že základňa sa pri vibráciách rýchlo vráti do pôvodného tvaru, čím sa znižuje akumulácia vibrácií. Okrem toho má žula vynikajúcu tepelnú stabilitu a takmer ju neovplyvňujú zmeny teploty prostredia, čím sa zabráni tepelnej rozťažnosti a deformácii spôsobenej kolísaním teploty, čím sa ďalej zabezpečuje stabilita výkonu pri potlačovaní vibrácií.
Transformácia priemyslu a perspektívy, ktoré prinášajú žulové základy
Inšpekčné zariadenie AOI s žulovou základňou výrazne zlepšilo svoju presnosť detekcie. Dokáže spoľahlivo identifikovať chyby v menších trieskach, čím sa znižuje miera chybného odhadu na 1 % a výrazne sa zvyšuje výťažnosť výroby triesok. Zároveň sa zlepšila stabilita zariadenia, čím sa znížil počet odstávok z dôvodu údržby spôsobených vibráciami, predĺžila sa životnosť zariadenia a znížili sa celkové prevádzkové náklady.
Čas uverejnenia: 14. mája 2025