کاربردهای پرینت سه بعدی فلزی در صنعت نیمه هادی

کاربردهای پرینت سه بعدی فلزی در صنعت نیمه هادی ها بر قطعاتی که به دقت بالا، پیچیدگی بالا و تمیزی بالا نیاز دارند، تمرکز دارند. این می تواند نقاط دردناکی را حل کند که تولید سنتی کاهشی نمی تواند به آن دست یابد، مانند ساختارهای پیچیده یکپارچه و شکل گیری دقیق کانال جریان. عمدتاً چهار سناریوی اصلی را پوشش می دهد. در صنعتی که دقت مقیاس نانومتر، محیط‌های فوق{{5} تمیز و پایداری حرارتی مستقیماً عملکرد و عملکرد دستگاه را تعیین می‌کند، تولید افزودنی آزادی طراحی را ارائه می‌دهد که ماشین‌کاری، ریخته‌گری یا جوشکاری معمولی به سادگی نمی‌تواند مطابقت داشته باشد. با فعال کردن قطعات یکپارچه با ویژگی‌های داخلی، توپولوژی{7}}بهینه‌سازی هندسه، و ویژگی‌های مواد متناسب با مراحل فرآیند خاص، چاپ سه بعدی فلزی به طور پیوسته از نمونه‌سازی به ابزار تولید واجد شرایط و زیرسیستم‌های حیاتی در حال حرکت است.

وسایل فرآیند ویفر

وسایل گیره خلاء برای فرآیندهای تمیز کردن ویفر، حکاکی و فوتولیتوگرافی. 3چاپ D قالب‌گیری یکپارچه سازه‌های گیره را بدون شکاف اتصال، جلوگیری از تجمع کثیفی در وسایل اتصال سنتی، برآورده کردن الزامات کنترل ذرات ISO 14644-1 نیم‌کانون اتاق تمیز را امکان‌پذیر می‌سازد. مواد معمول: مس بدون اکسیژن (رسانایی حرارتی بالا)، آلیاژ آلومینیوم 6061 (سبک) یا فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی.

این وسایل باید موقعیت دقیق ویفر را حفظ کنند و در عین حال عاری از درزهای{0}}ایجاد ذرات یا بقایای به دام افتاده باقی بمانند. طرح‌های چاپی یکپارچه شکاف‌های میکروسکوپی موجود در مجموعه‌های چند-تکه‌ای را از بین می‌برد و خطر آلودگی را که می‌تواند منجر به نقص در گره‌های پیشرفته شود کاهش می‌دهد. در مواردی که برای تثبیت دمای ویفر در حین تمیز کردن شدید مرطوب یا قرار گرفتن در معرض پلاسما، به انتقال حرارت سریع نیاز است، مس بدون اکسیژن{4}}مطلوب است. آلومینیوم 6061 جرم را برای ربات‌های-پرسرعت کاهش می‌دهد. و فولادهای ضد زنگ غیر مغناطیسی از تداخل با میدان های مغناطیسی یا الکترواستاتیک حساس در داخل محفظه های فرآیند جلوگیری می کنند. روکش‌های سطح پس از پرداخت به طور معمول به مقادیر Ra به اندازه کافی پایین می‌رسند تا بودجه ذرات اتاق تمیز کلاس 1 تا 10 را برآورده کند.

پایه‌های چاک الکترواستاتیک سفارشی، که می‌توانند شیارهای الکترود داخلی و کانال‌های خنک‌کننده را یکپارچه کنند، پایداری جذب ویفر و یکنواختی حرارتی را در طول فرآیندها بهبود بخشند و تاب خوردگی ویفر را کاهش دهند.

چاک های الکترواستاتیک (ESCs) برای صاف نگه داشتن ویفرها در خلاء و قدرت RF بالا حیاتی هستند. با چاپ شیارهای الکترود و گذرگاه‌های خنک‌کننده منسجم در یک تکه، تولیدکنندگان به نیروی گیره‌ای یکنواخت‌تر و کنترل دقیق‌تر دما در سطح ویفر دست می‌یابند. این امر استرس موضعی و کمان را کاهش می‌دهد، که مخصوصاً برای ویفرهای نازک یا بزرگ-که در ساخت منطق و حافظه پیشرفته استفاده می‌شوند، ارزشمند است. توانایی قرار دادن کانال‌های خنک‌کننده فقط میکرومتر از سطح تماس ویفر، زمان پاسخ حرارتی را در مقایسه با ESC‌های ماشینکاری معمولی که به کانال‌های حفاری یا لحیم کاری متکی هستند، کوتاه‌تر می‌کند.

تجهیزات تست و بسته بندی نیمه هادی

تجهیزات ایستگاه را بررسی کنید و-در سوکت های آزمایشی برای آزمایش تراشه بسوزانید. قالب‌گیری یکپارچه آرایه‌های پروب پیچیده را فعال می‌کند و از دقت فاصله پروب در سطح 0.005 ± میلی‌متر اطمینان می‌دهد، که برای نیازهای تست تراشه بسته‌بندی با چگالی بالا- مناسب است.

همانطور که چگالی بسته بندی با ادغام 2.5 بعدی و سه بعدی افزایش می یابد، کارت های کاوشگر و سوکت های آزمایشی باید دقت موقعیتی میکرونی{2}}در هزاران نقطه تماس را حفظ کنند. تولید افزودنی های فلزی به کل ساختار پشتیبانی آرایه پروب اجازه می دهد تا به عنوان یک بدنه سفت و سخت چاپ شود و بالارفتن های تحمل تجمعی- که هنگام مونتاژ قطعات مجزا رخ می دهد را به حداقل می رساند. تجهیزات به دست آمده نیروی تماس و عملکرد الکتریکی ثابتی را در هزاران تاچ داون ارائه می‌کنند و از تست‌های توان بالای-دستگاه‌های گام‌های ظریف- پشتیبانی می‌کنند.

پایه‌های سر جوش برای چسباندن تراشه‌ها و سیم‌ها، با استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش، کاهش نرخ افست اتصال و بهبود بازده بسته‌بندی.

ابزارهای باندینگ چرخه مکانیکی و حرارتی مکرر را تجربه می کنند. پایه‌های چاپی ساخته شده از فولادهای ابزار سخت‌شدنی یا آلیاژهای کبالت{1}}کروم، سفتی مورد نیاز برای حفظ نوک‌های اتصال روی هدف را فراهم می‌کنند و در عین حال در برابر سایش ناشی از انرژی مافوق صوت و تماس مکرر مقاومت می‌کنند. ویژگی‌های خنک‌کننده یکپارچه را نیز می‌توان برای تثبیت دما در رابط پیوند، بهبود بیشتر پنجره فرآیند و خروج- اول اضافه کرد.

سینک های حرارتی یکپارچه برای دستگاه های برق RF و ماژول های IGBT. می‌تواند سازه‌هایی را با کانال‌های خنک‌کننده مارپیچی یا شبکه‌ای داخلی- که می‌توانند مستقیماً با سطح منابع گرما مطابقت داشته باشند، چاپ کند. در مقایسه با ساختارهای کانالی حفاری سنتی، مقاومت حرارتی را می توان 20٪ تا 40٪ بدون مقاومت حرارتی اضافی ناشی از اتصالات جوش کاهش داد.

دستگاه‌های قدرت در تقویت‌کننده‌های RF، درایوهای موتور و ماژول‌های قدرت، گرمای موضعی شدیدی تولید می‌کنند. هیت سینک‌های معمولی به کانال‌های حفر شده یا پشته‌های باله‌ای متصل هستند که رابط‌ها و محدودیت‌های هندسی را معرفی می‌کنند. تولید افزودنی، گذرگاه‌های خنک‌کننده را مستقیماً در برابر سطح چسباندن قالب در الگوهای مارپیچی، پین{2} یا شبکه‌ای بهینه قرار می‌دهد و سطح را به حداکثر می‌رساند و طول مسیر هدایت را به حداقل می‌رساند. عدم وجود اتصالات لحیم یا جوش، موانع حرارتی بالقوه و نقاط نشتی را از بین می برد و به کاهش اندازه گیری شده در مقاومت حرارتی کلی کمک می کند. این مزایا به چگالی توان بالاتر، طول عمر دستگاه بیشتر و طراحی ماژول های فشرده تر تبدیل می شود.

پایه های خنک کننده دقیق برای ماشین های لیتوگرافی و تجهیزات اچ. تشکیل کانال‌های سطحی منحنی نامنظم را فعال می‌کند، نیازهای{1}}کنترل دما با دقت بالا را برآورده می‌کند، و از تغییر شکل حرارتی که بر دقت الگو در طول پردازش ویفر تأثیر می‌گذارد جلوگیری می‌کند.

در لیتوگرافی{0}}اشعه ماوراء بنفش شدید (EUV) و ابزارهای پیشرفته اچ، حتی گرادیان‌های درجه حرارت زیر{1} می‌توانند ابعاد بحرانی را تغییر دهند یا خطاهای همپوشانی ایجاد کنند. صفحات خنک کننده چاپ شده از خطوط دقیق اجزای نوری یا محفظه پیروی می کنند و در جایی که بیشتر مورد نیاز است، گرمای یکنواختی را ارائه می دهند. پایداری حرارتی حاصله به حفظ نانومتر-در سطح دقت مکانیکی و نوری مورد نیاز برای گره‌های لبه{5} پیشرو کمک می‌کند.

افکتورهای انتهایی و بازوهای مشترک ربات‌های انتقال ویفر. 3چاپ D امکان قالب‌گیری یکپارچه ساختارهای توخالی سبک و داده‌های مونتاژ{1} با دقت بالا، کاهش خطاهای مونتاژ، بهبود دقت حرکت و عمر مفید تجهیزات را فراهم می‌کند.

ربات‌های{0}}برنده ویفر باید سفتی بالا را با جرم کم ترکیب کنند تا به حرکت سریع و بدون لرزش در محیط‌های خلاء دست یابند. توپولوژی{3}}شبکه بهینه شده یا بازوهای چاپی توخالی اینرسی را کاهش می دهد و در عین حال استحکام را حفظ می کند. سطوح مبتکر یکپارچه و ویژگی‌های نصب، نیاز به تراز ثانویه چندین قطعه ماشینکاری شده، سفت کردن تکرارپذیری موقعیت و افزایش عمر یاتاقان و محرک با کاهش بارهای دینامیکی را از بین می‌برد.

فلنج های{0}}شکل خاص و اتصالات خط لوله برای اتاقک های خلاء. قالب‌گیری یکپارچه رابط‌های پیچیده را فعال می‌کند، از خطرات نشتی ناشی از جوشکاری سنتی جلوگیری می‌کند، نیازهای خلاء فوق‌العاده-Torr 10^{-9} را برای سیستم‌های خلاء نیمه‌رسانا برآورده می‌کند.

یکپارچگی{0}}خلاء-فوق العاده بالا-قابل مذاکره نیست. فلنج‌ها و اتصالات چاپ شده چند محوره می‌توانند مهر و موم‌های چاقویی، هندسه‌های پورت پیچیده و مسیرهای جریان داخلی را در یک قطعه فلزی به هم متصل کنند و درزهای جوش را که منابع معمول نشتی مجازی یا خروج گاز هستند از بین ببرند. پردازش صحیح پست{7}}و تست نشت اطمینان حاصل می‌کند که این اجزا به طور قابل اعتمادی 10^{-9} Torr یا بهتر را نگه می‌دارند.

اجزای الکترود برای کاشت یون و تجهیزات اچ پلاسما. چاپ شده با مواد مقاوم در برابر-دما و خوردگی{2} بالا مانند تنگستن و مولیبدن، که امکان تشکیل ساختار پیچیده پلاسما را فراهم می‌کند، مناسب برای محیط‌های خشن حکاکی پلاسما.

الکترودهای روبروی پلاسما باید از بمباران یونی، حمله شیمیایی و چرخه حرارتی جان سالم به در ببرند و در عین حال کنترل هندسی دقیق غلاف پلاسما را حفظ کنند. فلزات نسوز مانند تنگستن و مولیبدن که به‌طور سنتی ماشین‌کاری به اشکال پیچیده دشوار است، می‌توانند در شبکه‌های محصور شده پیچیده، سپرهای فارادی یا الکترودهای سر دوش چاپ شوند. قطعات به‌دست‌آمده خواص مواد مورد نیاز را با هندسه‌های روبه‌روی پلاسمای بهینه‌شده ترکیب می‌کنند که یکنواختی فرآیند و طول عمر اجزا را بهبود می‌بخشد.

نازل‌های لحیم{0}}شکل ویژه برای بسته‌بندی نیمه‌رسانا. آرایه‌های سوراخ خروجی لحیم کاری با دقت بالا و شکل‌دهی کانال داخلی را فعال می‌کند، مناسب برای نیازهای بسته‌بندی درز لحیم کاری با چگالی بالا، کارایی بسته‌بندی و قوام اتصال لحیم کاری را بهبود می‌بخشد.

فرآیندهای بسته‌بندی ظریف-پیچ برگردان- و بسته‌بندی پیشرفته نازل‌هایی را می‌طلبند که حجم لحیم کاری ثابتی را از طریق ده‌ها یا صدها روزنه با فاصله دقیق ارائه می‌کنند. تولید افزودنی این نوک‌های چند روزنه‌ای را با منیفولد داخلی تولید می‌کند که جریان را یکسان می‌کند، تغییرات ارتفاع و حجم اتصال لحیم کاری را در سراسر آرایه کاهش می‌دهد و توان عملیاتی بالاتر با تنظیمات فرآیند کمتر را ممکن می‌سازد.

انتخاب مواد باید با الزامات نظافت و انطباق صنعت نیمه هادی مطابقت داشته باشد و مواد فلزی غیر مغناطیسی با فرار- را در اولویت قرار دهد که با استانداردهای ROHS و SEMI S2 مطابقت دارند.

هر ماده ای که وارد یک فاب می شود نباید به منبع آلودگی فلزی، تداخل مغناطیسی یا خروج گاز تبدیل شود. بنابراین آلیاژهای تایید شده از نظر نفوذپذیری مغناطیسی، سطوح ناخالصی باقیمانده و سازگاری با دستورالعمل‌های زیست محیطی، بهداشتی و ایمنی SEMI S2 و همچنین محدودیت‌های ROHS در مورد مواد خطرناک غربال می‌شوند.

پس از چاپ، فرآیندهایی مانند جداسازی، تف جوشی، سندبلاست، پرداخت دقیق و تمیز کردن اولتراسونیک برای حذف پودر باقی مانده در منافذ داخلی و آلودگی های سطح مورد نیاز است. تشخیص نشت طیف سنجی جرمی هلیوم برای تأیید آب بندی استفاده می شود و از انطباق با الزامات تمیزی کارگاه نیمه هادی اطمینان حاصل می شود.

پردازش پست{0}}به اندازه خود مرحله چاپ حیاتی است. پودر باقی مانده به دام افتاده در کانال های داخلی یا زبری سطحی که می تواند ذرات را از بین ببرد باید حذف شود. تمیز کردن متوالی، تکمیل سطح و آزمایش نشت دقیق تأیید می کند که هر قطعه قبل از اینکه برای استفاده آزاد شود، مطابق با استانداردهای ذرات، خروج گاز و خلاء اتاق های تمیز مدرن نیمه هادی است.

روی هم رفته، این حوزه‌های کاربردی نشان می‌دهند که چگونه تولید افزودنی‌های فلزی به سخت‌ترین، پیچیدگی، تمیزی و عملکرد حرارتی مورد نیاز صنعت نیمه‌رساناها پاسخ می‌دهد. با انباشته شدن داده‌های صلاحیت فرآیند و بلوغ زنجیره‌های تامین پودر، انتظار می‌رود این فناوری بیشتر در تولید سخت‌افزار حیاتی گسترش یابد و از حرکت مداوم به سمت گره‌های کوچک‌تر، بازدهی بالاتر و تولید کارآمدتر پشتیبانی کند.