Metalo priedų gamyba (AM), paprastai žinoma kaipmetalinis 3D spausdinimas, vis dažniau taikomas puslaidininkių sektoriuje, siekiant patenkinti didelio-tikslumo, sudėtingumo ir labai{2}}švarių dalių reikalavimus. Tradicinis atimtinis apdirbimas dažnai susiduria su integruotomis sudėtingomis geometrijomis, vientisais tiksliais skysčių kanalais ir griežtais švarių patalpų dalelių{4}kontrolės poreikiais. „Metal AM“ įveikia šiuos apribojimus, leisdama beveik -neto{7}}formos monolitinių konstrukcijų su vidinėmis savybėmis gamybą, kurioms kitu atveju reikėtų kelių dalių surinkimo, suvirinimo ar gręžimo
Ši technologija visų pirma skirta keturioms pagrindinėms taikymo sritims, kurias palaiko topologijos optimizavimas, pažangūs lydiniai ir griežtas tolesnis{0} apdorojimas. Realūs-pasaulio diegimai rodo išmatuojamą šilumos našumo, matmenų tikslumo, svorio mažinimo ir proceso našumo padidėjimą.
Labai{0}}tikslūs įrankiai ir tvirtinimo detalės
Vaflių proceso šviestuvai
Vakuuminiai suspaudimo įrenginiai, naudojami plokštelių valymui, ėsdinimui ir fotolitografijai, gali būti gaminami kaip vientisos{0}}konstrukcijos be sujungimų. Tai pašalina mikroskopinius tarpus, būdingus surinktiems šviestuvams, kurie sulaiko daleles ir padeda atitikti ISO 14644-1 švarių patalpų dalelių{5}}kontrolės standartus. Pageidaujamos medžiagos: varis be deguonies, užtikrinantis puikų šilumos laidumą, 6061 aliuminio lydinys, skirtas lengvoms konstrukcijoms, ir nemagnetinis nerūdijantis plienas.
Individualizuoto elektrostatinio griebtuvo (ESC) pagrindai sujungia vidinius elektrodų griovelius ir aušinimo kanalus vienoje konstrukcijoje. Rezultatas yra stabilesnė plokštelių adsorbcija ir geresnis terminis vienodumas apdorojimo metu, o tai sumažina plokštelių deformaciją. Papildomai gaminamų ESC komponentų (įskaitant keraminius -polimerų hibridus, naudojant skaitmeninį šviesos apdorojimą) tyrimai taip pat patvirtina, kad pritaikyti dielektriniai sluoksniai ir elektrodų integravimas padidina griebimo jėgą ir patikimumą proceso sąlygomis.
Puslaidininkių bandymo ir pakavimo šviestuvai
Zondas-kortelių įtaisams ir įrašymas-bandymo lizduose yra naudingas dėl monolitinio sudėtingų zondo matricų formavimo. Pasiekiamas zondo atstumo tikslumas pasiekia ±0,005 mm lygį, atitinkantį didelio-tankio pakavimo bandymo reikalavimus. Atverčiamų-lustų ir vielos-sujungimo įrankių pagrindai tampa tvirti ir atsparūs dilimui, todėl sumažėja sukibimo- poslinkis ir padidėja pakuočių išeiga.
Pramonės pavyzdžiai yra topologijos{0}}optimizuotos plokštelės ir etapai, pagaminti naudojant lazerinį miltelių{1}}sluoksnį. Vieno aliuminio -lydinio plokštelės-pakopos naujo dizaino po to, kai buvo atliktas tolesnis -apdirbimas, našumas pagerėjo maždaug 15 %, tuo pačiu sumažinant masę. Titano nešiklio padėklai, pagaminti naudojant greito plazminio nusodinimo metodą litografijos įrangai, sutaupo iki 64 % medžiagų, palyginti su įprastomis kaltinėmis plokštėmis (maždaug 140 kg mažiau medžiagos vienam dideliam komponentui) ir trumpesnis pristatymo laikas.
Pagrindiniai šiluminio{0}}valdymo komponentai
Integruoti radijo dažnių maitinimo įrenginių ir IGBT modulių aušintuvai turi spiralinius arba tinklinius vidinius aušinimo kanalus, kurie glaudžiai prisitaiko prie šilumos šaltinio paviršių. Palyginti su įprastai gręžiamais kanalais, šios konstrukcijos gali sumažinti šiluminę varžą 20–40 % ir pašalinti papildomą suvirintų jungčių varžą.
Tikslūs litografijos ir ėsdinimo įrankių aušinimo pagrindai įgalina laisvos{0}}formos paviršiaus kanalus, kurie palaiko griežtą temperatūros kontrolę ir sumažina šiluminius iškraipymus, kurie kitu atveju pablogintų plokštelės rašto tikslumą.
Dokumentuoti metalinių AM plokštelių lentelių rezultatai iliustruoja poveikį: šiluminis pokytis sumažėjo 83 % (nuo 13,8 mK iki 2,3 mK), temperatūros gradientai žymiai sumažėjo, o sistemos stabilizavimas pagerėjo penkis kartus, o tai prisideda prie įrangos tikslumo padidėjimo 1–2 nm. Optimizuoti skysčių kolektoriai taip pat padidina vaizdo tikslumą ir bendrą įrankio našumą. Konformaliai aušinamos struktūros taip pat atsiranda susijusiuose įrankiuose, kur vidinės grotelės arba TPMS (trigubai periodiškas minimalus paviršius) pagerina temperatūros vienodumą dideliuose plokštelių griebtuvuose.
Integruoti tikslūs konstrukciniai komponentai
Galiniai-efektoriai ir šarnyrinės svirtys, skirtos plokštelių-tvarkymo robotams, gali sujungti lengvas groteles arba tuščiavidures konstrukcijas su didelio-tikslumo tvirtinimo duomenimis viename spaudinyje. Tai sumažina surinkimo-klaidą, pagerina judėjimo tikslumą ir pailgina įrangos tarnavimo laiką.
Netaisyklingos vakuuminių kamerų flanšai ir vamzdžių jungtys yra suformuotos kaip monolitinės dalys, pašalinančios su suvirinimu{0}}susijusius nuotėkio kelius. Šis metodas palaiko itin-aukštus-vakuuminius lygius (maždaug 10⁻⁹ Torr), reikalingus puslaidininkinėse sistemose.
Lengvumo ir standumo padidėjimas buvo kiekybiškai įvertintas naudojant silicio -plokštelių įrankius: vieno korpuso masė sumažinta 50 %, kartu padidinus standumą 23 %, padidinant rezonansinį dažnį ir sumažinant vibraciją, kad pralaidumas būtų didesnis.
Specialūs funkciniai komponentai
Iš ugniai atsparių metalų, pvz., volframo ar molibdeno, atspausdinti jonų -implantacijos ir plazmos-ėsdinimo įrankių elektrodai sukuria sudėtingas plazmos{2} uždarymo geometrijas, kurios atlaiko aukštą-temperatūrą ir koroziją.
Individualūs puslaidininkių pakavimo litavimo antgaliai pasižymi tiksliomis angų matricomis ir vidiniais srauto takais, pritaikytais didelio -tankio mikro-litavimo jungtims, todėl pagerėja nusodinimo nuoseklumas ir pralaidumas.
Pramonės pritaikymo reikalavimai ir po{0}}apdorojimas
Renkantis medžiagas pirmenybė teikiama ne-magnetiniams, mažai-išskiriantiems lydiniams, atitinkantiems RoHS ir SEMI S2 standartus, siekiant patenkinti švarių patalpų ir reguliavimo poreikius.
Po spausdinimo dalys nuvalomos (naudojant rišiklio{0}}procesus), sukepinamos arba termiškai apdorojamos, šveičiamas pūtimu, preciziškai poliruojamos ir valomos ultragarsu, kad būtų pašalinti miltelių likučiai ir paviršiaus teršalai. Helio masės-spektrometro nuotėkio bandymas patvirtina sandariklio vientisumą. Šie veiksmai užtikrina, kad gatavi komponentai atitiktų puslaidininkių gamybos aplinkos kietųjų dalelių ir dujų išmetimo reikalavimus.
Be keturių taikymo sričių, metalo AM siūlo tiekimo{0}}grandinės pranašumus: trumpesnį individualių ar mažos apimties įrankių paruošimo laiką, mažesnį medžiagų atliekų kiekį ir galimybę greitai kartoti dizainą naudojant skaitmenines darbo eigas. Iššūkių išlieka-paviršiaus apdaila, likutinio įtempio valdymas ir atitikimas griežtiems puslaidininkių standartams,-tačiau nuolat plečiama procesų valdymo, in-in situ stebėjimo ir hibridinės gamybos (AM ir apdailos apdirbimo) pažanga.
Apskritai metalo 3D spausdinimas nuo nišinio prototipų kūrimo pereina prie misijai -svarbių puslaidininkių aparatūros gamybos, kuri suteikia našumo ir švaros privalumų, kurių įprastinis apdirbimas negali prilygti esant panašaus sudėtingumo.
DUK
Kodėl metalo 3D spausdinimas ypač tinka puslaidininkių įrankiams, palyginti su tradiciniu CNC apdirbimu?
Tai leidžia gaminti monolitines dalis su sudėtingais vidiniais kanalais ir grotelėmis, kurių negalima gręžti ar surinkti be siūlių ar sujungimų. Tai pagerina švarą, šilumines charakteristikas ir matmenų stabilumą, tuo pačiu sumažinant surinkimo klaidų ir nuotėkio riziką.
Koks buvo termiškai valdomų plokštelių našumo padidėjimas?
Paskelbti rezultatai rodo, kad šiluminiai svyravimai sumažėjo ~83 % (pvz., nuo 13,8 mK iki 2,3 mK), kelis kartus pagerėjo terminis stabilumas ir 1–2 nm padidėja įrangos tikslumas, o tai tiesiogiai pagerina proceso valdymą ir našumą.
Kokie metalai dažniausiai naudojami ir kodėl?
Varis be deguonies (didelis šilumos laidumas), aliuminio lydiniai, pvz., 6061 arba AlSi10Mg (lengvas ir tinkamas spausdinti), ne-magnetinis nerūdijantis plienas ir ugniai atsparūs metalai (volframas, molibdenas), skirti ekstremalioms aplinkoms. Visi jie turi atitikti mažo-išmetimo ir švaros kriterijus.
Kaip atliekamas tolesnis{0}} apdorojimas, kad būtų laikomasi švarių patalpų standartų?
Įprastos sekos yra miltelių pašalinimas, terminis apdorojimas arba sukepinimas, paviršiaus apdaila (šlifavimas / poliravimas), valymas ultragarsu ir helio nuotėkio bandymas. Šie veiksmai pašalina įstrigusius miltelius ir teršalus, kad atitiktų ISO ir SEMI reikalavimus.
Ar yra apribojimų ar ateities krypčių?
Dabartiniai apribojimai apima paviršiaus šiurkštumą (dažnai jį reikia apdirbti), kvalifikacijos kaštus ir konstrukcijos{0}}dydžių apribojimus labai dideliems komponentams. Vykdomas darbas skirtas spausdinimui iš kelių medžiagų, didesnės-raiškos procesams ir platesniam gamybos įrankių bei pažangių pakuočių pritaikymui.