Graniit on oma suurepäraste mehaaniliste omaduste, termilise stabiilsuse ja madala soojuspaisumisteguri tõttu olnud pooljuhtide tööstuses laialdaselt kasutatav materjal. Kuid üha kasvava nõudluse tõttu suurema täpsuse ja tootlikkuse järele on pooljuhtseadmete komponentide valmistamiseks tekkinud alternatiivsed materjalid. Selles artiklis uurime mõningaid alternatiivseid materjale pooljuhtseadmete graniidist osade jaoks ning võrdleme nende eeliseid ja puudusi.
Graniidist osade alternatiivsed materjalid
1. Klaaskeraamilised materjalid
Klaaskeraamilised materjalid, näiteks Zerodur ja Cervit, on pooljuhtide tööstuses laialdaselt kasutust leidnud tänu oma madalale soojuspaisumistegurile, mis on lähedane räni omale. Seetõttu pakuvad need materjalid pooljuhtide tootmisprotsessis paremat termilist stabiilsust ja täpsust. Eelkõige on Zeroduril kõrge homogeensuse ja stabiilsuse aste, mistõttu sobib see litograafiaseadmete tootmiseks.
Eelised:
- Madal soojuspaisumistegur
- Suur täpsus ja stabiilsus
- Sobib kasutamiseks kõrgel temperatuuril
Puudused:
- Kõrgem hind võrreldes graniidiga
- Suhteliselt habras, võib tekitada probleeme töötlemisel ja käsitsemisel
2. Keraamika
Keraamilistel materjalidel, nagu alumiiniumoksiid (Al2O3), ränikarbiid (SiC) ja räninitriid (Si3N4), on suurepärased mehaanilised omadused, kõrge temperatuuritaluvus ja madal soojuspaisumistegur. Need omadused muudavad keraamika ideaalseks pooljuhtseadmete osade jaoks, mis nõuavad suurt termilist stabiilsust ja täpsust, näiteks kiibilavad ja padrunid.
Eelised:
- Kõrge termiline stabiilsus ja tugevus
- Madal soojuspaisumistegur
- Kõrge kulumiskindlus ja keemiline inerts
Puudused:
- Võib olla rabe ja kalduvus pragunemisele, eriti töötlemise ja käitlemise ajal
- Keraamika töötlemine ja poleerimine võib olla keeruline ja aeganõudev
3. Metallid
Mõnede pooljuhtseadmete osade jaoks on nende suurepärase töödeldavuse ja suure tugevuse tõttu kasutatud metallipõhiseid materjale, näiteks roostevaba terast ja titaani. Neid kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus pole vaja suurt termilist stabiilsust, näiteks kambriosade, ühenduste ja läbiviikude jaoks.
Eelised:
- Hea töödeldavus ja keevitatavus
- Suur tugevus ja elastsus
- Madal hind võrreldes mõnede alternatiivsete materjalidega
Puudused:
- Kõrge soojuspaisumistegur
- Ei sobi kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks soojuspaisumise probleemide tõttu
- Vastuvõtlik korrosioonile ja saastumisele
Järeldus:
Kokkuvõttes võib öelda, et kuigi graniit on olnud pooljuhtseadmete osade jaoks populaarne valik, on tekkinud alternatiivseid materjale, millel kõigil on ainulaadsed eelised ja puudused. Klaaskeraamilised materjalid on väga täpsed ja stabiilsed, kuid võivad olla haprad. Keraamika on tugev ja suurepärase termilise stabiilsusega, kuid võib olla ka habras, mistõttu on seda raskem toota. Metallid on odavad, kergesti töödeldavad ja plastsed, kuid neil on suurem soojuspaisumistegur ning nad on vastuvõtlikud korrosioonile ja saastumisele. Pooljuhtseadmete materjalide valimisel on oluline arvestada rakenduse konkreetsete nõuetega ja valida materjalid, mis tasakaalustavad kulu, jõudlust ja töökindlust.
Postituse aeg: 19. märts 2024