Керамика на основе оксида алюминия – незаменимый ключевой материал в области высокоточного производства
В последние годы литографические машины стали настоящим хитом, привлекая значительное внимание как внутри отрасли, так и за её пределами. Когда речь заходит о литографических машинах, первым делом, возможно, вспоминают карбид кремния (SiC). Будучи полупроводниковым материалом третьего поколения, карбид кремния быстро стал одним из самых востребованных материалов.
Однако на самом деле в системе крупномасштабного оборудования литографических машин есть еще один тип ключевого материала, который незаметно играет решающую роль:керамика из оксида алюминияЕсли карбид кремния — это новый партнёр в области полупроводников, то алюмооксидная керамика, несомненно, является ветераном и основой для электронных материалов. Благодаря своим превосходным комплексным характеристикам алюмооксидная керамика стала одним из предпочтительных материалов для ключевых структурных компонентов многих высокоточных устройств.
❶Технология приготовления ключевых компонентов
Производство интегральных схем (ИС) является стратегически важной отраслью, влияющей на национальную экономику, политику и оборонную безопасность. Помимо передовых технологий проектирования и прецизионного управления, разработка ключевого оборудования для интегральных схем также серьёзно ограничена технологией изготовления ключевых компонентов, что серьёзно влияет на процесс локализации передового производственного оборудования для интегральных схем.
❷Керамика на основе оксида алюминия широко используется в области высокоточных приборов.
Керамика на основе оксида алюминия обладает высоким модулем упругости и удельной жёсткостью, не склонна к деформации, имеет низкий коэффициент теплового расширения и высокую термическую стабильность. Будучи отличным конструкционным материалом, она широко применяется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, нефтехимия, машиностроение, атомная промышленность и микроэлектроника.
Однако, поскольку атомные связи в алюмооксидной керамике в основном ионные с некоторой долей ковалентных связей, она обладает чрезвычайно высокой твёрдостью и значительной хрупкостью, что затрудняет прецизионную обработку. Кроме того, оксид алюминия имеет высокую температуру плавления, что затрудняет достижение плотного спекания с близкой к заданной формой. Поэтому изготовление крупногабаритных и сложных по форме полых конструкционных деталей из оксида алюминия с высокой точностью представляет собой весьма сложную задачу, что ограничивает широкое применение алюмооксидной керамики в производстве высокотехнологичного оборудования, такого как интегральные схемы.
❸Направляющие из алюмооксидной керамики способствуют достижению точности движения и долговременной стабильности
В сверхточном оборудовании, таком как литографические машины, направляющие из алюмооксидной керамики играют решающую роль. Они являются ключевыми основополагающими компонентами, позволяющими оборудованию достигать сверхточного перемещения наномасштаба с высокой скоростью, большим ходом и шестью степенями свободы, а также обеспечивать долговременную стабильность.
Достичь сверхвысокой скорости и сверхстабильности движения в наномасштабе
Стол обработки заготовки в литографической машине должен перемещаться вместе с маской или пластиной с чрезвычайно высоким ускорением и скоростью и мгновенно останавливаться в наномасштабной точке позиционирования.
Керамика на основе оксида алюминия обладает высоким модулем упругости, что обеспечивает минимальную деформацию под нагрузкой. При использовании в качестве направляющих она обеспечивает чрезвычайно стабильную опору для всей системы движения, противостоит деформациям, вызванным силой ускорения движения, и обеспечивает прямолинейность и плоскостность траектории движения.
Обеспечить стабильные термомеханические свойства
Во время работы литографической машины такие компоненты, как двигатели и приводы, выделяют тепло, вызывая незначительные колебания температуры окружающей среды. Тепловое расширение любого материала напрямую приводит к ошибкам позиционирования. По сравнению с большинством металлов (например, аэрокосмическим алюминием) и гранитом, алюмооксидная керамика имеет более низкий коэффициент теплового расширения. Это означает, что при одинаковых колебаниях температуры деформация керамических направляющих значительно меньше, чем у направляющих из других материалов, что обеспечивает более стабильную и надёжную термомеханическую привязку для всей системы перемещения.
Отличная химическая и физическая стабильность
Керамика на основе оксида алюминия обладает превосходными вакуумными характеристиками, коррозионной стойкостью и хорошими изоляционными свойствами, что делает ее весьма пригодной для использования в качестве изолирующих структурных компонентов и деталей вакуумных камер в полупроводниках и оптоэлектронных приборах, а также обеспечивает долговременную надежность оборудования.