Graniitti on ollut yleisesti käytetty materiaali puolijohdeteollisuudessa sen erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien, lämpöstabiilisuuden ja alhaisen lämpölaajenemiskertoimen vuoksi.Kuitenkin, kun tarkkuus ja tuottavuus kasvavat jatkuvasti, vaihtoehtoiset materiaalit ovat nousseet käyttökelpoisiksi vaihtoehdoiksi puolijohdelaitteiden komponenttien valmistukseen.Tässä artikkelissa tutkimme joitain vaihtoehtoisia materiaaleja puolijohdelaitteiden graniittiosille ja vertaamme niiden etuja ja haittoja.
Vaihtoehtoiset materiaalit graniittiosille
1. Lasi-keraamiset materiaalit
Lasi-keraamiset materiaalit, kuten Zerodur ja Cervit, ovat saavuttaneet laajan käytön puolijohdeteollisuudessa niiden alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ansiosta, joka on lähellä piin lämpölaajenemiskerrointa.Näin ollen nämä materiaalit voivat tarjota paremman lämpöstabiilisuuden ja paremman tarkkuuden puolijohteiden valmistusprosessissa.Erityisesti Zerodurilla on korkea homogeenisuus ja stabiilisuus, joten se soveltuu litografialaitteiden valmistukseen.
Edut:
- Alhainen lämpölaajenemiskerroin
- Korkea tarkkuus ja vakaus
- Soveltuu korkeisiin lämpötiloihin
Haitat:
- Korkeammat kustannukset verrattuna graniittiin
- Suhteellisen hauras, saattaa aiheuttaa haasteita koneistuksessa ja käsittelyssä
2. Keramiikka
Keraamisilla materiaaleilla, kuten alumiinioksidilla (Al2O3), piikarbidilla (SiC) ja piinitridillä (Si3N4), on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, korkean lämpötilan kestävyys ja alhainen lämpölaajenemiskerroin.Nämä ominaisuudet tekevät keramiikasta ihanteellisen puolijohdelaitteiden osiin, jotka vaativat suurta lämpöstabiilisuutta ja tarkkuutta, kuten kiekkotasoille ja istukkaille.
Edut:
- Korkea lämpöstabiilisuus ja lujuus
- Alhainen lämpölaajenemiskerroin
- Korkea kulutuskestävyys ja kemiallinen inertti
Haitat:
- Voi olla hauras ja alttiina halkeilemaan, erityisesti koneistuksen ja käsittelyn aikana
- Keramiikan koneistus ja kiillotus voi olla haastavaa ja aikaa vievää
3. Metallit
Joissakin puolijohdelaitteiden osissa on käytetty metallipohjaisia materiaaleja, kuten ruostumatonta terästä ja titaania niiden erinomaisen työstettävyyden ja suuren lujuuden vuoksi.Niitä käytetään yleisesti sovelluksissa, joissa ei vaadita suurta lämpöstabiilisuutta, kuten kammio-osissa, kytkimissä ja läpiviennissä.
Edut:
- Hyvä työstettävyys ja hitsattavuus
- Suuri lujuus ja sitkeys
- Alhaiset kustannukset verrattuna joihinkin vaihtoehtoisiin materiaaleihin
Haitat:
- Korkea lämpölaajenemiskerroin
- Ei sovellu korkeisiin lämpötiloihin lämpölaajenemisongelmien vuoksi
- Alttia korroosiolle ja kontaminaatiolle
Johtopäätös:
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka graniitti on ollut suosittu valinta puolijohdelaitteiden osiin, on syntynyt vaihtoehtoisia materiaaleja, joista jokaisella on ainutlaatuisia etuja ja haittoja.Lasi-keraamiset materiaalit ovat erittäin tarkkoja ja vakaita, mutta voivat olla hauraita.Keramiikka on vahvaa ja sillä on erinomainen lämmönkestävyys, mutta se voi myös olla hauras, mikä tekee niistä haastavampaa valmistaa.Metallit ovat halpoja, koneistettavia ja sitkeitä, mutta niillä on korkeampi lämpölaajenemiskerroin ja ne ovat alttiita korroosiolle ja kontaminaatiolle.Puolijohdelaitteiden materiaaleja valittaessa on ratkaisevan tärkeää ottaa huomioon sovelluksen erityisvaatimukset ja valita materiaalit, jotka ovat tasapainossa kustannusten, suorituskyvyn ja luotettavuuden kanssa.
Postitusaika: 19.3.2024