Žula je v polovodičovom priemysle bežne používaným materiálom pre svoje vynikajúce mechanické vlastnosti, tepelnú stabilitu a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. S neustále rastúcim dopytom po vyššej presnosti a produktivite sa však objavili alternatívne materiály ako schodné možnosti pre výrobu súčiastok polovodičových zariadení. V tomto článku preskúmame niektoré alternatívne materiály pre žulové súčiastky v polovodičových zariadeniach a porovnáme ich výhody a nevýhody.
Alternatívne materiály pre žulové diely
1. Sklokeramické materiály
Sklokeramické materiály, ako napríklad Zerodur a Cervit, sa v polovodičovom priemysle rozšírili vďaka svojmu nízkemu koeficientu tepelnej rozťažnosti, ktorý sa blíži koeficientu kremíka. V dôsledku toho môžu tieto materiály poskytovať lepšiu tepelnú stabilitu a zvýšenú presnosť v procese výroby polovodičov. Zerodur má najmä vysoký stupeň homogenity a stability, vďaka čomu je vhodný na výrobu litografických zariadení.
Výhody:
- Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti
- Vysoká presnosť a stabilita
- Vhodné pre aplikácie pri vysokých teplotách
Nevýhody:
- Vyššia cena v porovnaní so žulou
- Relatívne krehké, môže predstavovať problémy pri obrábaní a manipulácii
2. Keramika
Keramické materiály, ako je oxid hlinitý (Al2O3), karbid kremíka (SiC) a nitrid kremíka (Si3N4), majú vynikajúce mechanické vlastnosti, odolnosť voči vysokým teplotám a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. Vďaka týmto vlastnostiam je keramika ideálna pre polovodičové súčiastky zariadení, ktoré vyžadujú vysokú tepelnú stabilitu a presnosť, ako sú napríklad podložky doštičiek a upínacie skľučovadlá.
Výhody:
- Vysoká tepelná stabilita a pevnosť
- Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti
- Vysoká odolnosť voči opotrebovaniu a chemická inertnosť
Nevýhody:
- Môže byť krehký a náchylný na praskanie, najmä počas obrábania a manipulácie
- Obrábanie a leštenie keramiky môže byť náročné a časovo náročné
3. Kovy
Materiály na báze kovov, ako je nehrdzavejúca oceľ a titán, sa používajú na výrobu niektorých polovodičových súčiastok zariadení vďaka ich vynikajúcej obrobiteľnosti a vysokej pevnosti. Bežne sa používajú v aplikáciách, kde sa nevyžaduje vysoká tepelná stabilita, ako sú napríklad komorové súčiastky, spojky a priechodky.
Výhody:
- Dobrá obrobiteľnosť a zvárateľnosť
- Vysoká pevnosť a ťažnosť
- Nízke náklady v porovnaní s niektorými alternatívnymi materiálmi
Nevýhody:
- Vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti
- Nie je vhodné pre aplikácie pri vysokých teplotách kvôli problémom s tepelnou rozťažnosťou
- Náchylné na koróziu a kontamináciu
Záver:
Stručne povedané, hoci žula bola obľúbenou voľbou pre polovodičové súčiastky, objavili sa alternatívne materiály, z ktorých každý má jedinečné výhody a nevýhody. Sklokeramické materiály sú vysoko presné a stabilné, ale môžu byť krehké. Keramika je pevná a má vynikajúcu tepelnú stabilitu, ale môže byť aj krehká, čo sťažuje jej výrobu. Kovy sú lacné, obrobiteľné a tvárne, ale majú vyšší koeficient tepelnej rozťažnosti a sú náchylné na koróziu a kontamináciu. Pri výbere materiálov pre polovodičové zariadenia je dôležité zvážiť špecifické požiadavky aplikácie a vybrať materiály, ktoré vyvažujú náklady, výkon a spoľahlivosť.
Čas uverejnenia: 19. marca 2024