Manifattura addittiva tal-metall (AM), komunement magħrufa bħalastampar 3D tal-metall, qed jiġi applikat dejjem aktar fis-settur tas-semikondutturi biex jindirizza talbiet għal partijiet ta'-preċiżjoni għolja,-kumplessità għolja, u-ndafa għolja. Makkinar sottrattiv tradizzjonali ta 'spiss jissielet ma' ġeometriji kumplessi integrati, kanali ta 'fluwidu ta' preċiżjoni mingħajr saldatura, u l-ħtiġijiet stretti ta 'kontroll tal-partiċelli-ta' cleanrooms. Metal AM jegħleb dawn il-limitazzjonijiet billi jippermetti produzzjoni ta' strutturi monolitiċi ta' strutturi monolitiċi b'karatteristiċi interni li kieku jkunu jeħtieġu assemblaġġi b'ħafna-partijiet, iwweldjar, jew proċessi ta' tħaffir- li jintroduċu ħjatat, stress residwu, jew riskji ta' kontaminazzjoni.
It-teknoloġija timmira primarjament erba' oqsma ta' applikazzjoni ewlenin, appoġġjati minn ottimizzazzjoni tat-topoloġija, ligi avvanzati, u post{0}}proċessar rigoruż. Implimentazzjonijiet fid-dinja reali-juri qligħ li jista' jitkejjel fil-prestazzjoni termali, l-eżattezza dimensjonali, it-tnaqqis fil-piż, u r-rendiment tal-proċess.
Għodod u Fixtures ta'-Preċiżjoni Għolja
Fixtures tal-Proċess tal-Wejfer
L-attrezzaturi tal-ikklampjar bil-vakwu użati fit-tindif, l-inċiżjoni u l-fotolitografija tal-wejfers jistgħu jiġu prodotti bħala strutturi ta'-biċċa waħda mingħajr ġonot. Dan jelimina l-lakuni mikroskopiċi tipiċi ta' attrezzaturi immuntati li jaqbdu l-partiċelli, u jgħin biex jintlaħqu l-istandards ta' kontroll tal-partiċelli ta' kamra nadifa ta' ISO 14644-1-. Materjali ppreferuti jinkludu ram ħieles mill-ossiġnu-għal konduttività termali superjuri, liga tal-aluminju 6061 għal disinji ħfief, u azzar li ma jissaddadx mhux manjetiku.
Bażijiet ta 'ċokk elettrostatiku personalizzat (ESC) jintegraw skanalaturi ta' elettrodu interni u kanali ta 'tkessiħ f'bini wieħed. Ir-riżultat huwa adsorbiment tal-wejfers aktar stabbli u uniformità termali mtejba waqt l-ipproċessar, li jnaqqas il-warpage tal-wejfer. Ir-riċerka f'komponenti tal-ESC manifatturati b'mod addittiv (inklużi l-ibridi taċ-ċeramika-polimeri permezz tal-ipproċessar tad-dawl diġitali) tikkonferma aktar li saffi dielettriċi mfassla apposta u integrazzjoni tal-elettrodi jtejbu l-forza u l-affidabbiltà taċ-ċokk taħt kundizzjonijiet tal-proċess.
It-Test tas-Semikondutturi u l-Attrezzaturi tal-Ippakkjar
L-attrezzaturi tal-kards tal--sonda u l-ħruq-fis-sokits tat-test jibbenefikaw minn formazzjoni monolitika ta' arrays ta' sondi kumplessi. L-eżattezza ta 'l-ispazjar tas-sonda li tista' tinkiseb tilħaq il-livell ta '±0.005 mm, li tappoġġja rekwiżiti tat-test ta' l-ippakkjar ta '-densità għolja. Flip-ċippa u wajer-bażijiet tal-għodda tat-twaħħil jiksbu riġidità għolja u reżistenza għall-ilbies, inaqqsu r-rati tal-bond-offset u jgħollu r-rendimenti tal-ippakkjar.
Eżempji tal-industrija jinkludu topoloġija-tabelli tal-wejfers ottimizzati u stadji prodotti permezz tal-fużjoni tas-sodda tat-trab tal-laser-. Id-disinn mill-ġdid ta' wafer-liga tal-aluminju-wieħed kiseb madwar 15 % ta' titjib fil-prestazzjoni wara post-ipproċessar filwaqt li naqqas il-massa. It-trejs tal-ġarr tat-titanju manifatturati permezz ta 'depożizzjoni rapida tal-plażma għal tagħmir litografiku taw sa 64 % iffrankar ta' materjal kontra pjanċa falsifikata konvenzjonali (bejn wieħed u ieħor 140 kg inqas materjal għal kull komponent kbir) flimkien ma 'ħinijiet ta' ċomb iqsar.
Komponenti ta' Ġestjoni-Termali Core
Sinkijiet tas-sħana integrati għal apparati tal-enerġija RF u moduli IGBT jinkorporaw kanali interni tat-tkessiħ ta' stil spirali jew kannizzata-li jikkonformaw mill-qrib mal-uċuħ tas-sors tas-sħana-. Meta mqabbla ma 'kanali imtaqqbin konvenzjonalment, dawn id-disinji jistgħu jnaqqsu r-reżistenza termali b'20-40 % u jeliminaw reżistenza addizzjonali minn ġonot iwweldjati.
Bażijiet ta' tkessiħ ta' preċiżjoni għal għodod tal-litografija u tal-inċiżjoni jippermettu kanali tal-wiċċ ta'-forma ħielsa li jżommu kontroll strett tat-temperatura, u jimminimizzaw id-distorsjoni termali li kieku tiddegrada l-fedeltà tal-mudell fuq il-wejfer.
Riżultati dokumentati minn tabelli tal-wejfers tal-metall AM juru l-impatt: varjazzjoni termali mnaqqsa bi 83 % (minn 13.8 mK għal 2.3 mK), gradjenti tat-temperatura naqsu sostanzjalment, u stabbilizzazzjoni tas-sistema mtejba b'fattur ta 'ħamsa, li tikkontribwixxi għal qligħ ta' 1-2 nm fil-preċiżjoni tat-tagħmir. Manifolds tal-fluwidu ottimizzati jtejbu bl-istess mod il-preċiżjoni tal-immaġini u l-produttività ġenerali tal-għodda. Strutturi mkessħa b'mod konformi jidhru wkoll f'għodda relatata, fejn il-karatteristiċi tal-kannizzata interna jew TPMS (superfiċje minimu perjodiku triplu) itejbu l-uniformità tat-temperatura madwar ċokkijiet kbar tal-wejfer.
Komponenti Strutturali ta' Preċiżjoni Integrati
Effetturi ta' tmiem-u armi artikolati għar-robots tal-immaniġġjar tal-wejfer-jistgħu jgħaqqdu kannizzata ħafifa jew strutturi vojta b'datums ta' muntaġġ ta'-preċiżjoni għolja f'stampa waħda. Dan inaqqas l-iżball tal-munzell tal-assemblaġġ-up, itejjeb il-preċiżjoni tal-moviment, u jestendi l-ħajja tas-servizz tat-tagħmir.
Flanġijiet irregolari u konnetturi tat-tubi għal kmamar tal-vakwu huma ffurmati bħala partijiet monolitiċi, li jeliminaw mogħdijiet ta' tnixxija relatati mal-weldjatura-. L-approċċ jappoġġja l-livelli ta' vakwu ultra-għoli- (fl-ordni ta' 10⁻⁹ Torr) meħtieġa fis-sistemi tas-semikondutturi.
Żidiet fil-piż ħafif u fl-ebusija ġew kwantifikati fl-għodda tal-wejfer tas-silikon-: każ wieħed kiseb tnaqqis tal-massa ta' 50 % b'żieda fl-ebusija simultanja ta' 23 %, żiedet il-frekwenza reżonanti u tnaqqas il-vibrazzjoni għal throughput ogħla.
Komponenti Funzjonali ta' Speċjalità
Elettrodi għal għodod ta' impjantazzjoni tal-jone u-plażma-inċiżjoni, stampati minn metalli refrattorji bħal tungstenu jew molibdenu, jirrealizzaw ġeometriji ta' konfinament tal-plażma-kumplessi li jifilħu-temperatura għolja, ambjenti korrużivi.
Żennuni tal-istann apposta għall-ippakkjar tas-semikondutturi għandhom firxa preċiża ta 'orifiċji u mogħdijiet ta' fluss interni adattati għal ġonot tal-istann ta '-densità għolja mikro-, li jtejbu l-konsistenza u l-fluss tad-depożizzjoni.
Rekwiżiti ta' Adattament Industrijali u Post{0}}Ipproċessar
L-għażla tal-materjal tipprijoritizza ligi mhux-manjetiċi, baxxi-degassing konformi mal-istandards RoHS u SEMI S2 biex jissodisfaw ħtiġijiet regolatorji u ta' cleanroom.
Wara l-istampar, il-partijiet jgħaddu minn debinding (għal proċessi bbażati fuq binder-), sinterizzazzjoni jew trattament bis-sħana, blasting li joborxu, illustrar ta 'preċiżjoni, u tindif ultrasoniku biex jitneħħew trab residwu u kontaminanti tal-wiċċ. L-ittestjar tat-tnixxija tal--spettrometru tal-massa tal-elju jivverifika l-integrità tas-siġill. Dawn il-passi jiżguraw li l-komponenti lesti jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-partikuli u l-ħruġ tal-gass tal-ambjenti tal-fabbrikazzjoni tas-semikondutturi.
Lil hinn mill-erba' oqsma ta' applikazzjoni, metall AM joffri vantaġġi tal-katina tal-provvista-: ħinijiet ta' tmexxija iqsar għal għodda personalizzata jew ta' volum-baxx, skart ta' materjal imnaqqas, u l-abbiltà li jtenni disinji malajr permezz ta' flussi tax-xogħol diġitali. Għad hemm sfidi-finitura tal-wiċċ, ġestjoni tal-istress residwu, u kwalifika kontra standards stretti tas-semikondutturi-iżda avvanzi kontinwi fil-kontroll tal-proċess, monitoraġġ in-situ, u manifattura ibrida (AM flimkien ma' magni tal-finitura) qed jespandu b'mod kostanti l-adozzjoni.
B'mod ġenerali, l-istampar 3D tal-metall qed jgħaddi minn prototipi ta' niċċa għall-produzzjoni ta' ħardwer tas-semikondutturi kritiċi ta' missjoni-, li jwassal benefiċċji ta' prestazzjoni u ndafa li l-magni konvenzjonali ma jistgħux jaqblu f'kumplessità komparabbli.
FAQ
Għaliex l-istampar 3D tal-metall huwa partikolarment adattat għall-għodda tas-semikondutturi meta mqabbel mal-magni CNC tradizzjonali?
Jippermetti partijiet monolitiċi b'kanali interni kumplessi u kannizzati li ma jistgħux jiġu mtaqqba jew immuntati mingħajr ħjatat jew ġonot. Dan itejjeb l-indafa, il-prestazzjoni termali, u l-istabbiltà dimensjonali filwaqt li jnaqqas ir-riskji ta 'żball ta' assemblaġġ u tnixxija.
Liema gwadann fil-prestazzjoni ġew murija għall-imwejjed tal-wejfer immaniġġjati termalment?
Riżultati ppubblikati juru tnaqqis fil-fluttwazzjoni termali ta '~83 % (eż., 13.8 mK sa 2.3 mK), titjib f'ħafna -darbiet fl-istabbiltà termali, u gwadann ta' preċiżjoni tat-tagħmir fuq l-ordni ta '1-2 nm, li jibbenefikaw direttament il-kontroll tal-proċess u r-rendiment.
Liema metalli huma komunement użati u għaliex?
Ram mingħajr ossiġnu-(konduttività termali għolja), ligi tal-aluminju bħal 6061 jew AlSi10Mg (ħfief u stampabbli), azzar li ma jissaddadx mhux-manjetiku, u metalli refrattorji (tungstenu, molibdenu) għal ambjenti estremi. Kollha għandhom jissodisfaw kriterji baxxi ta'-ħruġ ta' gass u ndafa.
Kif jiġi ttrattat il-post-ipproċessar biex jilħaq l-istandards ta' cleanroom?
Sekwenzi tipiċi jinkludu tneħħija tat-trab, trattament bis-sħana jew sinterizzazzjoni, irfinar tal-wiċċ (blasting/illustrar), tindif ultrasoniku, u ttestjar ta 'tnixxija tal-elju. Dawn il-passi jeliminaw it-trab u l-kontaminanti maqbuda biex jissodisfaw ir-rekwiżiti ISO u SEMI.
Hemm limitazzjonijiet jew direzzjonijiet futuri?
Ir-restrizzjonijiet attwali jinkludu ħruxija tal-wiċċ (spiss jeħtieġu magni tal-finitura), spejjeż ta' kwalifika, u limiti ta' daqs-bini għal komponenti kbar ħafna. Ix-xogħol kontinwu jiffoka fuq l-istampar b'ħafna-materjali, proċessi ta'-riżoluzzjoni ogħla, u adozzjoni usa' fl-għodda tal-produzzjoni u l-ippakkjar avvanzat.