El granit ha estat un material utilitzat habitualment en la indústria dels semiconductors per les seves excel·lents propietats mecàniques, estabilitat tèrmica i baix coeficient d'expansió tèrmica. Tanmateix, amb la creixent demanda d'una major precisió i productivitat, han sorgit materials alternatius com a opcions viables per a la fabricació de components d'equips semiconductors. En aquest article, explorarem alguns dels materials alternatius per a peces de granit en equips semiconductors i compararem els seus avantatges i desavantatges.
Materials alternatius per a peces de granit
1. Materials vitroceràmics
Els materials vitroceràmics, com ara el Zerodur i el Cervit, han guanyat un ús generalitzat en la indústria dels semiconductors a causa del seu baix coeficient d'expansió tèrmica, que és proper al del silici. En conseqüència, aquests materials poden proporcionar una millor estabilitat tèrmica i una precisió millorada en el procés de fabricació de semiconductors. El Zerodur, en particular, té un alt grau d'homogeneïtat i estabilitat, cosa que el fa adequat per a la fabricació d'equips de litografia.
Avantatges:
- Baix coeficient d'expansió tèrmica
- Alta precisió i estabilitat
- Apte per a aplicacions d'alta temperatura
Desavantatges:
- Cost més elevat en comparació amb el granit
- Relativament fràgil, pot plantejar problemes de mecanitzat i manipulació
2. Ceràmica
Els materials ceràmics, com l'òxid d'alumini (Al2O3), el carbur de silici (SiC) i el nitrur de silici (Si3N4), tenen excel·lents propietats mecàniques, resistència a altes temperatures i baix coeficient d'expansió tèrmica. Aquestes propietats fan que la ceràmica sigui ideal per a peces d'equips semiconductors que requereixen una alta estabilitat tèrmica i precisió, com ara les etapes de les oblies i els mandrils.
Avantatges:
- Alta estabilitat tèrmica i resistència
- Baix coeficient d'expansió tèrmica
- Alta resistència al desgast i inertisme químic
Desavantatges:
- Pot ser fràgil i propens a esquerdar-se, especialment durant el mecanitzat i la manipulació
- El mecanitzat i el polit de la ceràmica pot ser difícil i requereix molt de temps
3. Metalls
Els materials metàl·lics, com l'acer inoxidable i el titani, s'han utilitzat per a algunes peces d'equips semiconductors a causa de la seva excel·lent maquinabilitat i alta resistència. S'utilitzen habitualment en aplicacions on no es requereix una alta estabilitat tèrmica, com ara peces de cambra, acoblaments i conductes d'alimentació.
Avantatges:
- Bona maquinabilitat i soldabilitat
- Alta resistència i ductilitat
- Cost baix en comparació amb alguns dels materials alternatius
Desavantatges:
- Alt coeficient de dilatació tèrmica
- No és adequat per a aplicacions a altes temperatures a causa de problemes d'expansió tèrmica
- Susceptible a la corrosió i la contaminació
Conclusió:
En resum, tot i que el granit ha estat una opció popular per a les peces d'equips semiconductors, han sorgit materials alternatius, cadascun amb avantatges i desavantatges únics. Els materials vitroceràmics són molt precisos i estables, però poden ser fràgils. Les ceràmiques són fortes i tenen una excel·lent estabilitat tèrmica, però també poden ser fràgils, cosa que les fa més difícils de fabricar. Els metalls són econòmics, mecanitzables i dúctils, però tenen un coeficient d'expansió tèrmica més alt i són susceptibles a la corrosió i la contaminació. A l'hora de seleccionar materials per a equips semiconductors, és crucial tenir en compte els requisits específics de l'aplicació i seleccionar materials que equilibrin el cost, el rendiment i la fiabilitat.
Data de publicació: 19 de març de 2024