В процессе перехода полупроводниковой промышленности к наномасштабным производственным процессам резка пластин, как ключевое звено в производстве чипов, предъявляет чрезвычайно высокие требования к стабильности оборудования. Гранитное основание, обладающее выдающейся вибростойкостью и термостойкостью, стало основным компонентом оборудования для резки пластин, обеспечивая надежную гарантию достижения высокоточной и высокопроизводительной обработки пластин.
Высокие демпфирующие и антивибрационные характеристики: обеспечение точности резки на наноуровне
При работе оборудования для резки пластин высокая скорость вращения шпинделя, высокочастотная вибрация режущего инструмента и вибрация окружающей среды, создаваемая окружающим оборудованием, будут оказывать значительное влияние на точность резки. Демпфирующие характеристики традиционных металлических оснований ограничены, что затрудняет быстрое ослабление вибраций, что приводит к дрожанию режущих инструментов на микронном уровне и напрямую вызывает такие дефекты, как сколы на кромках и трещины на пластинах. Высокие демпфирующие характеристики гранитного основания в корне решили эту проблему.
Внутренние минеральные кристаллы гранита тесно переплетены, образуя естественную структуру рассеивания энергии. Когда вибрация передается на основание, его внутренняя микроструктура может быстро преобразовывать энергию вибрации в тепловую энергию, достигая эффективного затухания вибрации. Экспериментальные данные показывают, что в той же вибрационной среде гранитное основание может затухать амплитуду вибрации более чем на 90% в течение 0,5 секунды, в то время как металлическому основанию требуется от 3 до 5 секунд. Эти выдающиеся характеристики затухания гарантируют, что режущий инструмент остается стабильным во время процесса резки в наномасштабе, гарантируя гладкую кромку резки пластины и эффективно снижая скорость скола. Например, в процессе резки пластины толщиной 5 нм оборудование с гранитным основанием может контролировать размер скола в пределах 10 мкм, что на 40% выше, чем у оборудования с металлическим основанием.
Сверхнизкий коэффициент теплового расширения: устойчив к влиянию температурных колебаний
В процессе резки пластин тепло, выделяемое трением режущих инструментов, рассеивание тепла при длительной работе оборудования и изменения температуры в цехе могут вызвать термическую деформацию компонентов оборудования. Коэффициент термического расширения металлических материалов относительно высок (примерно 12×10⁻⁶/℃). При колебаниях температуры на 5℃ металлическое основание длиной 1 метр может претерпеть деформацию в 60 мкм, что приведет к смещению положения резки и серьезно повлияет на точность резки.
Коэффициент теплового расширения гранитного основания составляет всего (4-8) × 10⁻⁶/℃, что составляет менее одной трети от коэффициента металлических материалов. При том же изменении температуры его размерные изменения можно практически игнорировать. Измеренные данные определенного предприятия по производству полупроводников показывают, что во время 8-часовой непрерывной высокоинтенсивной операции резки пластин, когда температура окружающей среды колеблется на 10℃, смещение позиции резки оборудования с гранитным основанием составляет менее 20 мкм, в то время как у оборудования с металлическим основанием оно превышает 60 мкм. Эти стабильные тепловые характеристики гарантируют, что относительное положение между режущим инструментом и пластиной остается точным в любое время. Даже при длительной непрерывной работе или резких изменениях температуры окружающей среды можно поддерживать постоянство точности резки.
Жесткость и износостойкость: обеспечивают долгосрочную стабильную работу оборудования.
В дополнение к преимуществам вибростойкости и термостойкости, высокая жесткость и износостойкость гранитного основания еще больше повышают надежность оборудования для резки пластин. Гранит имеет твердость от 6 до 7 по шкале Мооса и прочность на сжатие, превышающую 120 МПа. Он может выдерживать огромное давление и ударную силу в процессе резки и не склонен к деформации. Между тем, его плотная структура наделяет его превосходной износостойкостью. Даже при частых операциях резки поверхность основания не подвержена износу, гарантируя, что оборудование будет поддерживать высокоточную работу в течение длительного времени.
На практике многие предприятия по производству пластин значительно повысили выход продукции и эффективность производства, внедрив режущее оборудование с гранитными основаниями. Данные ведущего мирового литейного завода показывают, что после внедрения оборудования с гранитными основаниями выход резки пластин увеличился с 88% до более чем 95%, а цикл обслуживания оборудования увеличился в три раза, что эффективно снизило производственные затраты и повысило конкурентоспособность на рынке.
В заключение, гранитное основание, с его превосходной вибростойкостью, термостойкостью, высокой жесткостью и износостойкостью, обеспечивает комплексные гарантии производительности для оборудования для резки пластин. По мере того, как полупроводниковая технология продвигается в сторону более высокой точности, гранитные основания будут играть более значительную роль в области производства пластин, способствуя непрерывному инновационному развитию полупроводниковой промышленности.
Время публикации: 20 мая 2025 г.