W branży produkcji półprzewodników, urządzenia do automatycznej kontroli optycznej (AOI) odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu jakości układów scalonych. Nawet niewielka poprawa dokładności detekcji może przynieść ogromną transformację całej branży. Baza sprzętowa, jako kluczowy komponent, ma ogromny wpływ na dokładność detekcji. W ostatnich latach branża przeszła rewolucję w zakresie materiałów bazowych. Granit, dzięki swoim wyjątkowym właściwościom tłumienia drgań, stopniowo zastąpił tradycyjne żeliwo i stał się nowym ulubionym materiałem w urządzeniach do kontroli AOI. Jego skuteczność tłumienia drgań wzrosła o 92% w porównaniu z żeliwem. Jakie przełomy technologiczne i zmiany w branży stoją za tymi danymi?
Surowe wymagania dotyczące wibracji w sprzęcie do kontroli AOI półprzewodników
Proces produkcji układów scalonych półprzewodnikowych wszedł w erę nanoskali. Podczas inspekcji AOI nawet bardzo niewielkie drgania mogą powodować odchylenia w wynikach kontroli. Drobne rysy, ubytki i inne defekty na powierzchni układu scalonego często sięgają mikrometrów, a nawet nanometrów. Soczewki optyczne urządzeń detekcyjnych muszą rejestrować te szczegóły z niezwykle wysoką precyzją. Wszelkie drgania przenoszone przez podstawę powodują przesunięcie lub drżenie soczewki, co skutkuje rozmyciem obrazu i tym samym wpływa na dokładność rozpoznawania defektów.
Materiały żeliwne były niegdyś powszechnie stosowane w podstawach urządzeń do inspekcji AOI, ponieważ charakteryzują się pewną wytrzymałością i wydajnością przetwarzania, a ich koszt jest stosunkowo niski. Jednak pod względem tłumienia drgań żeliwo ma oczywiste wady. Wewnętrzna struktura żeliwa zawiera dużą liczbę warstw grafitu, które działają jak drobne puste przestrzenie wewnątrz i zakłócają ciągłość materiału. Gdy urządzenie pracuje i generuje drgania lub jest zakłócane przez zewnętrzne drgania otoczenia, energia drgań nie może być skutecznie tłumiona w żeliwie, lecz jest stale odbijana i nakładana między warstwą grafitu a matrycą, co skutkuje ciągłym rozprzestrzenianiem się drgań. Odpowiednie eksperymenty pokazują, że po wzbudzeniu żeliwnej podstawy drganiami zewnętrznymi, czas tłumienia drgań może trwać kilka sekund, co ma poważny wpływ na dokładność detekcji w tym okresie. Ponadto moduł sprężystości żeliwa jest stosunkowo niski. Pod wpływem długotrwałego działania grawitacji i drgań urządzenia jest ono podatne na odkształcenia, co dodatkowo nasila przenoszenie drgań.
Sekret kryjący się za 92% wzrostem skuteczności tłumienia drgań podstaw granitowych
Granit, jako rodzaj kamienia naturalnego, ukształtował niezwykle gęstą i jednorodną strukturę wewnętrzną w wyniku procesów geologicznych trwających setki milionów lat. Składa się głównie z kryształów mineralnych, takich jak kwarc i skaleń, ściśle ze sobą połączonych, a wiązania chemiczne między kryształami są silne i stabilne. Taka struktura nadaje granitowi wyjątkową zdolność tłumienia drgań. Gdy drgania są przenoszone na granitową podstawę, znajdujące się w niej kryształy mineralne mogą szybko przekształcić energię drgań w energię cieplną i ją rozproszyć. Badania pokazują, że tłumienie drgań granitu jest kilkakrotnie wyższe niż żeliwa, co oznacza, że może on efektywniej pochłaniać energię drgań, zmniejszając amplitudę i czas ich trwania. Po przeprowadzeniu profesjonalnych testów, w tych samych warunkach wzbudzenia drgań, czas tłumienia drgań granitowej podstawy wynosi zaledwie 8% czasu tłumienia drgań żeliwa, a skuteczność tłumienia drgań wzrosła o 92%.
Wysoka twardość i wysoki moduł sprężystości granitu również znacząco przyczyniają się do poprawy stabilności konstrukcji. Wysoka twardość zapewnia, że podstawa jest mniej podatna na odkształcenia pod wpływem ciężaru sprzętu i uderzeń sił zewnętrznych, a także zapewnia stabilne podparcie. Wysoki moduł sprężystości gwarantuje, że podstawa szybko powraca do pierwotnego kształtu pod wpływem drgań, zmniejszając ich akumulację. Ponadto granit charakteryzuje się doskonałą stabilnością termiczną i jest praktycznie odporny na zmiany temperatury otoczenia, co pozwala uniknąć odkształceń termicznych spowodowanych wahaniami temperatury, a tym samym zapewnia stabilność tłumienia drgań.
Transformacja i perspektywy branży dzięki granitowym podstawom
Sprzęt do inspekcji AOI z granitową podstawą znacznie poprawił dokładność detekcji. Potrafi niezawodnie identyfikować defekty w mniejszych wiórach, zmniejszając wskaźnik błędnej oceny do 1% i znacznie zwiększając wydajność produkcji wiórów. Jednocześnie poprawiono stabilność sprzętu, zmniejszając liczbę przestojów konserwacyjnych spowodowanych wibracjami, wydłużając jego żywotność i obniżając ogólne koszty eksploatacji.
Czas publikacji: 14 maja 2025 r.