Graniit on olnud pooljuhtide tööstuses tavaliselt kasutatav materjal selle suurepäraste mehaaniliste omaduste, termilise stabiilsuse ja madala soojuspaisumise koefitsiendi jaoks. Kuna üha suurenenud nõudlus suurema täpsuse ja tootlikkuse järele, on alternatiivsed materjalid kujunenud elujõulisteks võimalusteks pooljuhtide seadmete komponentide valmistamiseks. Selles artiklis uurime mõnda pooljuhtide seadme graniidiosade alternatiivset materjali ja võrdleme nende eeliseid ja puudusi.
Alternatiivsed materjalid graniidiosade jaoks
1. klaasiraamilised materjalid
Klaas-keraamilised materjalid, näiteks Zerodur ja Cervit, on pooljuhtide tööstuses laialt levinud kasutamist tänu nende madala soojuspaisumise koefitsiendile, mis on lähedal räni omale. Järelikult võivad need materjalid pakkuda paremat termilist stabiilsust ja suurenenud täpsust pooljuhtide valmistamisprotsessis. Eelkõige Zeroduril on kõrge homogeensus ja stabiilsus, mis muudab selle sobivaks litograafiaseadmete tootmiseks.
Eelised:
- soojuspaisumise madal koefitsient
- kõrge täpsus ja stabiilsus
- sobib kõrgtemperatuurideks
Puudused:
- Graniidiga võrreldes kõrgemad kulud
- Suhteliselt rabe, võib tekitada väljakutseid töötlemisel ja käitlemisel
2. keraamika
Keraamilistel materjalidel, näiteks alumiiniumoksiidil (Al2O3), räni karbiidil (SIC) ja räni nitriidil (Si3N4), on suurepärased mehaanilised omadused, kõrgtemperatuuriga takistus ja madal soojuspaisumistegur. Need omadused muudavad keraamika ideaalseks pooljuhtide seadmete osade jaoks, mis vajavad kõrget termilist stabiilsust ja täpsust, näiteks vahvlite staasid ja padrunid.
Eelised:
- kõrge termiline stabiilsus ja tugevus
- madal soojuspaisumistegur
- kõrge kulumiskindlus ja keemiline inerts
Puudused:
- võib olla rabe ja pragunemisele, eriti töötlemise ja käitlemise ajal
- Keraamika töötlemine ja poleerimine võivad olla keerulised ja aeganõudvad
3. metallid
Mõne pooljuhtide osade jaoks on kasutatud metallipõhiseid materjale, näiteks roostevabast terasest ja titaanist. Neid kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus kõrge termilise stabiilsus pole vajalik, näiteks kambri osad, haakeseadised ja likatsid.
Eelised:
- Hea masinad ja keevitatavus
- kõrge tugevus ja elastsus
- madalad kulud võrreldes mõne alternatiivse materjaliga
Puudused:
- kõrge soojuspaisumistegur
- ei sobi kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks soojuspaisumisega seotud probleemide tõttu
- vastuvõtlik korrosioonile ja saastumisele
Järeldus:
Kokkuvõtlikult võib öelda, et kuigi graniit on olnud pooljuhtide seadmete osade jaoks populaarne valik, on tekkinud alternatiivsed materjalid, millest igaühel on ainulaadsed eelised ja puudused. Klaas-keraamilised materjalid on väga täpsed ja stabiilsed, kuid võivad olla rabedad. Keraamika on tugevad ja suurepärase termilise stabiilsusega, kuid see võib olla ka rabe, muutes nad tootmiseks keerukamaks. Metallid on odavad, masinad ja plastilised, kuid neil on kõrgem soojuspaisumise koefitsient ja need on vastuvõtlikud korrosioonile ja saastumisele. Pooljuhtide seadmete materjalide valimisel on ülioluline kaaluda rakenduse konkreetseid nõudeid ja valida materjalid, mis tasakaalustavad kulusid, jõudlust ja töökindlust.
Postiaeg: 19. märts 20124