W procesie przechodzenia przemysłu półprzewodnikowego na nanoskalowe procesy produkcyjne, cięcie wafli, jako kluczowe ogniwo w procesie produkcji chipów, stawia niezwykle surowe wymagania dotyczące stabilności urządzeń. Granitowa podstawa, charakteryzująca się wyjątkową odpornością na wibracje i stabilnością termiczną, stała się kluczowym elementem urządzeń do cięcia wafli, zapewniając niezawodną gwarancję osiągnięcia wysokiej precyzji i wydajności obróbki wafli.
Wysokie właściwości tłumienia i antywibracyjne: gwarancja dokładności cięcia na poziomie nano
Podczas pracy urządzenia do cięcia płytek, wysoka prędkość obrotowa wrzeciona, drgania o wysokiej częstotliwości narzędzia tnącego oraz drgania generowane przez otaczające urządzenia mają znaczący wpływ na dokładność cięcia. Skuteczność tłumienia tradycyjnych podstaw metalowych jest ograniczona, co utrudnia szybkie tłumienie drgań, co prowadzi do mikronowych drgań narzędzi tnących i bezpośrednio powoduje defekty, takie jak wyszczerbienia krawędzi i pęknięcia na płytkach. Wysokie właściwości tłumiące podstawy granitowej zasadniczo rozwiązały ten problem.
Wewnętrzne kryształy mineralne granitu są ściśle splecione, tworząc naturalną strukturę rozpraszającą energię. Gdy drgania są przenoszone na podstawę, jej wewnętrzna mikrostruktura może szybko przekształcić energię drgań w energię cieplną, zapewniając efektywne tłumienie drgań. Dane eksperymentalne pokazują, że w tym samym środowisku drgań, granitowa podstawa może tłumić amplitudę drgań o ponad 90% w ciągu 0,5 sekundy, podczas gdy metalowa podstawa potrzebuje na to od 3 do 5 sekund. Ta wyjątkowa zdolność tłumienia zapewnia stabilność narzędzia tnącego podczas procesu cięcia w skali nano, gwarantując gładką krawędź cięcia wafla i skutecznie redukując tempo odpryskiwania. Na przykład, w procesie cięcia wafla 5 nm, urządzenia z granitową podstawą mogą kontrolować rozmiar odprysków z dokładnością do 10 μm, co stanowi wartość o ponad 40% wyższą niż w przypadku urządzeń z metalową podstawą.
Bardzo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej: odporność na wpływ wahań temperatury
Podczas procesu cięcia płytek, ciepło generowane przez tarcie narzędzi tnących, rozpraszanie ciepła podczas długotrwałej pracy urządzenia oraz zmiany temperatury w warsztacie mogą powodować odkształcenia termiczne elementów urządzenia. Współczynnik rozszerzalności cieplnej materiałów metalowych jest stosunkowo wysoki (około 12×10⁻⁶/℃). Przy wahaniach temperatury o 5℃, metrowa metalowa podstawa może ulec odkształceniu o 60 μm, co powoduje przesunięcie pozycji cięcia i poważnie wpływa na dokładność cięcia.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej granitowego podłoża wynosi zaledwie (4-8) ×10⁻⁶/℃, czyli mniej niż jedną trzecią współczynnika rozszerzalności cieplnej materiałów metalowych. Przy tej samej zmianie temperatury, zmiana wymiarów może być praktycznie zignorowana. Dane pomiarowe pewnego przedsiębiorstwa produkującego półprzewodniki pokazują, że podczas 8-godzinnej, ciągłej, intensywnej operacji cięcia płytek, przy wahaniach temperatury otoczenia o 10°C, przesunięcie położenia cięcia w urządzeniu z granitowym podłożem jest mniejsze niż 20 μm, podczas gdy w urządzeniu z metalowym podłożem przekracza 60 μm. Ta stabilna wydajność cieplna gwarantuje, że względne położenie narzędzia tnącego a płytką pozostaje precyzyjne przez cały czas. Nawet przy długotrwałej, ciągłej pracy lub drastycznych zmianach temperatury otoczenia, można zachować stałą dokładność cięcia.
Sztywność i odporność na zużycie: zapewniają długotrwałą, stabilną pracę sprzętu
Oprócz zalet odporności na wibracje i stabilności termicznej, wysoka sztywność i odporność na zużycie granitowej podstawy dodatkowo zwiększają niezawodność urządzeń do cięcia płytek. Granit charakteryzuje się twardością od 6 do 7 w skali Mohsa i wytrzymałością na ściskanie przekraczającą 120 MPa. Wytrzymuje on ogromne ciśnienie i siłę uderzeniową podczas cięcia i nie ulega odkształceniom. Jednocześnie jego zwarta struktura zapewnia mu doskonałą odporność na zużycie. Nawet podczas częstego cięcia powierzchnia podstawy nie ulega zużyciu, co zapewnia wysoką precyzję działania urządzenia przez długi czas.
W praktyce, wiele przedsiębiorstw produkujących płytki półprzewodnikowe znacząco poprawiło wydajność produkcji i produktywność, wdrażając urządzenia do cięcia z granitowymi podstawami. Dane z wiodącej na świecie odlewni pokazują, że po wprowadzeniu urządzeń z granitowymi podstawami, wydajność cięcia płytek półprzewodnikowych wzrosła z 88% do ponad 95%, a cykl konserwacji urządzeń wydłużył się trzykrotnie, co skutecznie obniżyło koszty produkcji i zwiększyło konkurencyjność rynkową.
Podsumowując, granitowa podstawa, charakteryzująca się doskonałą odpornością na wibracje, stabilnością termiczną, wysoką sztywnością i odpornością na zużycie, zapewnia kompleksową gwarancję wydajności urządzeń do cięcia płytek półprzewodnikowych. Wraz z rozwojem technologii półprzewodnikowej w kierunku wyższej precyzji, granitowe podstawy będą odgrywać coraz ważniejszą rolę w produkcji płytek półprzewodnikowych, promując ciągły, innowacyjny rozwój branży półprzewodnikowej.
Czas publikacji: 20-05-2025