Производња металних адитива (АМ), опште позната каометална 3Д штампа, се све више примењује у сектору полупроводника да би се задовољили захтеви за деловима високе{0}}прецизности, високе{1}}сложености и високе{2} чистоће. Традиционална субтрактивна обрада често се бори са интегрисаним сложеним геометријама, бешавним каналима за прецизну течност и строгим потребама чистих просторија за{4}}контролу честица. Метал АМ превазилази ова ограничења тако што омогућава производњу монолитних структура скорог{6}}мрежног-облика са унутрашњим карактеристикама које би иначе захтевале вишеделне-компоненте, заваривање или бушење-процесе који уносе шавове, преостале напоне или ризике од контаминације.
Технологија првенствено циља на четири основне области примене, уз подршку оптимизације топологије, напредних легура и ригорозне накнадне{0}}обраде. Имплементације у стварном-свету показују мерљив напредак у термичким перформансама, тачности димензија, смањењу тежине и приносу процеса.
Високо{0}}прецизни алат и прибор
Уређаји за процес вафла
Вакумски стезни елементи који се користе за чишћење плочица, гравирање и фотолитографију могу да се произведу као једноделне-структуре без спојева. Ово елиминише микроскопске празнине типичне за склопљене уређаје који хватају честице, помажући у испуњавању стандарда за контролу ИСО 14644-1 честица чисте собе{5}}. Пожељни материјали су бакар без кисеоника{{7}за супериорну топлотну проводљивост, легура алуминијума 6061 за лаке конструкције и немагнетни нерђајући челик.
Прилагођене базе за електростатичку стезну главу (ЕСЦ) интегришу унутрашње жлебове за електроде и канале за хлађење у једној конструкцији. Резултат је стабилнија адсорпција плочице и побољшана термичка униформност током обраде, што смањује савијање плочице. Истраживање адитивно произведених ЕСЦ компоненти (укључујући керамичке-хибриде полимера путем дигиталне обраде светла) даље потврђује да прилагођени диелектрични слојеви и интеграција електрода повећавају силу и поузданост у процесним условима.
Испитивање полупроводника и опрема за паковање
Причвршћивачи{0}}картица за сонде и сагоревање{1}}у тест утичницама имају користи од монолитног формирања сложених низова сонди. Остварљива прецизност размака између сонде достиже ниво од ±0,005 мм, подржавајући захтеве за тестирање амбалаже велике густине. Базе алата за преокрет-чипова и жице-за лепљење добијају високу крутост и отпорност на хабање, смањујући стопе померања везивања- и повећавајући приносе паковања.
Примери из индустрије обухватају топологију{0}}оптимизоване табеле и степенице произведене помоћу ласерске фузије праха-. Редизајн једне фазе од -легуре од алуминијума- је постигао приближно 15% побољшања перформанси након накнадне-обраде уз смањење масе. Носеће носаче од титанијума произведене брзим таложењем плазме за опрему за литографију донеле су до 64% уштеде материјала у односу на конвенционалну ковану плочу (отприлике 140 кг мање материјала по великој компоненти) заједно са краћим временом испоруке.
Основне термалне{0}}компоненте за управљање
Интегрисани хладњаци за РФ уређаје за напајање и ИГБТ модуле садрже спиралне или решеткасте канале за хлађење{0}}стила који су уско усклађени са-површинама извора топлоте. У поређењу са конвенционално избушеним каналима, ови дизајни могу смањити топлотну отпорност за 20–40 % и елиминисати додатни отпор заварених спојева.
Прецизне основе за хлађење за алате за литографију и гравирање омогућавају слободне{0}}површинске канале који одржавају чврсту контролу температуре, минимизирајући термичку дисторзију која би иначе нарушила верност узорка на плочици.
Документовани резултати из табела металних АМ плочица илуструју утицај: термичка варијација смањена за 83% (са 13,8 мК на 2,3 мК), температурни градијенти су значајно смањени, а стабилизација система побољшана за фактор пет, доприносећи повећању тачности опреме од 1–2 нм. Оптимизовани разводници флуида на сличан начин побољшавају тачност снимања и укупну продуктивност алата. Конформно хлађене структуре се такође појављују у сродним алатима, где карактеристике унутрашње решетке или ТПМС (троструко периодичне минималне површине) побољшавају уједначеност температуре у великим стезним главама.
Интегрисане прецизне структурне компоненте
Крајњи{0}}ефектори и зглобне руке за роботе за руковање плочицама-могу да комбинују лагане решеткасте или шупље структуре са високо-тачним датумима за монтажу у једном отиску. Ово смањује грешку{4}}слагања монтаже, побољшава прецизност кретања и продужава радни век опреме.
Неправилне прирубнице и конектори за цеви за вакуумске коморе су формирани као монолитни делови, елиминишући путеве цурења у вези са завареним{0}}има. Приступ подржава ултра-високе-нивое вакуума (реда од 10⁻⁹ Торр) потребне у полупроводничким системима.
Повећање тежине и крутости је квантификовано у силицијумским{0}}олатима: једно кућиште је постигло смањење масе од 50% уз истовремено повећање крутости од 23%, повећање резонантне фреквенције и смањење вибрација за већу пропусност.
Специјалне функционалне компоненте
Електроде за алате за јонску-имплантацију и плазма{1}}једкање, штампане од ватросталних метала као што су волфрам или молибден, остварују сложене геометрије-затварања плазме које издржавају високе-температуре, корозивна окружења.
Прилагођене млазнице за лемљење за паковање полупроводника имају прецизне низове отвора и унутрашње путеве протока погодне за спојеве за лемљење велике -микро-микро густине{1}}, побољшавајући конзистентност таложења и пропусност.
Захтеви за прилагођавање индустрије и накнадна{0}} обрада
Одабир материјала даје предност легури без-магнетних, са ниским-испуштањем гаса у складу са РоХС и СЕМИ С2 стандардима како би се задовољиле потребе чистих просторија и регулативе.
После штампања, делови се подвргавају уклањању везива (за процесе засноване на везиву{0}}), синтеровању или топлотној обради, абразивном пескарењу, прецизном полирању и ултразвучном чишћењу да би се уклонили остаци праха и површински загађивачи. Испитивање цурења хелијум масеним-спектрометром потврђује интегритет заптивке. Ови кораци обезбеђују да готове компоненте испуњавају захтеве за честице и испуштање гасова окружења за производњу полупроводника.
Поред четири домена апликација, метал АМ нуди предности-ланца снабдевања: краће време испоруке за прилагођене алате или алате мале количине-, смањени отпад материјала и могућност брзог понављања дизајна путем дигиталних токова посла. Изазови остају-завршна обрада површине, управљање заосталим напоном и квалификација у односу на строге стандарде за полупроводнике-али континуирани напредак у контроли процеса,-надгледању на лицу места и хибридној производњи (АМ плус завршна обрада) стално се шири.
Све у свему, 3Д штампање метала прелази са нишног прављења прототипа на производњу -критичног полупроводничког хардвера, пружајући предности перформанси и чистоће које конвенционална машинска обрада не може да парира при упоредивој сложености.
ФАК
Зашто је 3Д штампање метала посебно погодно за полупроводничке алате у поређењу са традиционалном ЦНЦ машинском обрадом?
Омогућава монолитне делове са сложеним унутрашњим каналима и решеткама који се не могу бушити или монтирати без шавова или спојева. Ово побољшава чистоћу, термичке перформансе и стабилност димензија уз смањење грешке при монтажи и ризик од цурења.
Која су побољшања перформанси демонстрирана за термички управљане вафер столове?
Објављени резултати показују смањење топлотних флуктуација од ~83 % (нпр. 13,8 мК до 2,3 мК), вишеструка побољшања термичке стабилности и повећање тачности опреме од 1–2 нм, што директно утиче на контролу процеса и принос.
Који метали се најчешће користе и зашто?
Бакар-без кисеоника (висока топлотна проводљивост), легуре алуминијума као што су 6061 или АлСи10Мг (лагане и за штампање), немагнетни нерђајући челици и ватростални метали (волфрам, молибден) за екстремна окружења. Сви морају да испуњавају критеријуме ниског-испуштања гаса и чистоће.
Како се врши накнадна{0}}обрада да би се испунили стандарди чистих соба?
Типичне секвенце укључују уклањање праха, топлотну обраду или синтеровање, завршну обраду површине (пескарење/полирање), ултразвучно чишћење и испитивање цурења хелијума. Ови кораци елиминишу заробљени прах и загађиваче како би се задовољили захтеви ИСО и СЕМИ.
Постоје ли ограничења или будући правци?
Тренутна ограничења обухватају храпавост површине (која често захтева завршну машинску обраду), трошкове квалификације и ограничења величине{0}}конструкције за веома велике компоненте. Стални рад се фокусира на -штампање више материјала, процесе веће{3}}резолуције и шире усвајање алата за производњу и напредног паковања.