Granit je bil zaradi svojih odličnih mehanskih lastnosti, toplotne stabilnosti in nizkega koeficienta toplotnega raztezanja pogosto uporabljen material v polprevodniški industriji. Vendar pa so se zaradi vedno večjega povpraševanja po večji natančnosti in produktivnosti pojavili alternativni materiali kot izvedljive možnosti za izdelavo komponent polprevodniške opreme. V tem članku bomo raziskali nekatere alternativne materiale za granitne dele v polprevodniški opremi in primerjali njihove prednosti in slabosti.
Alternativni materiali za granitne dele
1. Steklokeramični materiali
Steklokeramični materiali, kot sta Zerodur in Cervit, so se zaradi nizkega koeficienta toplotnega raztezanja, ki je blizu koeficientu silicija, široko uporabljali v polprevodniški industriji. Posledično lahko ti materiali zagotavljajo boljšo toplotno stabilnost in večjo natančnost v procesu izdelave polprevodnikov. Zerodur ima zlasti visoko stopnjo homogenosti in stabilnosti, zaradi česar je primeren za izdelavo litografske opreme.
Prednosti:
- Nizek koeficient toplotnega raztezanja
- Visoka natančnost in stabilnost
- Primerno za uporabo pri visokih temperaturah
Slabosti:
- Višji stroški v primerjavi z granitom
- Relativno krhko, lahko predstavlja težave pri obdelavi in ravnanju
2. Keramika
Keramični materiali, kot so aluminijev oksid (Al2O3), silicijev karbid (SiC) in silicijev nitrid (Si3N4), imajo odlične mehanske lastnosti, odpornost na visoke temperature in nizek koeficient toplotnega raztezanja. Zaradi teh lastnosti je keramika idealna za dele polprevodniške opreme, ki zahtevajo visoko toplotno stabilnost in natančnost, kot so nosilci rezin in vpenjalne glave.
Prednosti:
- Visoka toplotna stabilnost in trdnost
- Nizek koeficient toplotnega raztezanja
- Visoka odpornost proti obrabi in kemična inertnost
Slabosti:
- Lahko je krhek in nagnjen k razpokanju, zlasti med strojno obdelavo in ravnanjem
- Obdelava in poliranje keramike je lahko zahtevna in dolgotrajna
3. Kovine
Materiali na osnovi kovin, kot sta nerjaveče jeklo in titan, se zaradi odlične obdelovalnosti in visoke trdnosti uporabljajo za nekatere dele polprevodniške opreme. Pogosto se uporabljajo v aplikacijah, kjer ni potrebna visoka toplotna stabilnost, kot so deli komor, spojke in prehodni priključki.
Prednosti:
- Dobra obdelovalnost in varljivost
- Visoka trdnost in duktilnost
- Nizki stroški v primerjavi z nekaterimi alternativnimi materiali
Slabosti:
- Visok koeficient toplotnega raztezanja
- Ni primerno za uporabo pri visokih temperaturah zaradi težav s toplotnim raztezanjem
- Dovzeten za korozijo in onesnaženje
Zaključek:
Če povzamemo, čeprav je bil granit priljubljena izbira za dele polprevodniške opreme, so se pojavili alternativni materiali, od katerih ima vsak edinstvene prednosti in slabosti. Steklokeramični materiali so zelo natančni in stabilni, vendar so lahko krhki. Keramika je močna in ima odlično toplotno stabilnost, vendar je lahko tudi krhka, zaradi česar jo je težje izdelati. Kovine so poceni, obdelovalne in duktilne, vendar imajo višji koeficient toplotnega raztezanja ter so dovzetne za korozijo in kontaminacijo. Pri izbiri materialov za polprevodniško opremo je ključnega pomena upoštevati posebne zahteve uporabe in izbrati materiale, ki uravnotežijo stroške, zmogljivost in zanesljivost.
Čas objave: 19. marec 2024