У процесі переходу напівпровідникової промисловості до нанорозмірних виробничих процесів, різання пластин, як ключова ланка у виробництві мікросхем, має надзвичайно суворі вимоги до стабільності обладнання. Гранітна основа, з її видатною вібростійкістю та термостійкістю, стала основним компонентом обладнання для різання пластин, забезпечуючи надійну гарантію досягнення високоточної та високоефективної обробки пластин.
Високі характеристики демпфування та вібрації: забезпечення точності різання на нанорівні
Під час роботи обладнання для різання пластин високошвидкісне обертання шпинделя, високочастотна вібрація ріжучого інструменту та вібрація навколишнього середовища, що генерується навколишнім обладнанням, суттєво впливають на точність різання. Демпфіруюча здатність традиційних металевих основ обмежена, що ускладнює швидке зменшення вібрацій. Це призводить до мікронного коливання ріжучих інструментів та безпосередньо спричиняє такі дефекти, як відколи країв та тріщини на пластинах. Високі демпфіруючі характеристики гранітної основи принципово вирішили цю проблему.
Внутрішні мінеральні кристали граніту щільно переплетені, утворюючи природну структуру розсіювання енергії. Коли вібрація передається на основу, її внутрішня мікроструктура може швидко перетворювати енергію вібрації на теплову, досягаючи ефективного ослаблення вібрації. Експериментальні дані показують, що в однаковому середовищі вібрації гранітна основа може ослабити амплітуду вібрації більш ніж на 90% протягом 0,5 секунди, тоді як металевій основі потрібно від 3 до 5 секунд. Ця видатна продуктивність демпфування забезпечує стабільність ріжучого інструменту під час процесу нанорозмірного різання, гарантуючи гладкий край пластини та ефективно зменшуючи швидкість відколювання. Наприклад, у процесі різання пластини товщиною 5 нм обладнання з гранітною основою може контролювати розмір відколу в межах 10 мкм, що більш ніж на 40% вище, ніж у обладнання з металевою основою.
Надзвичайно низький коефіцієнт теплового розширення: стійкий до впливу температурних коливань
Під час процесу різання пластин тепло, що утворюється внаслідок тертя ріжучих інструментів, тепловіддача від тривалої роботи обладнання та зміни температури навколишнього середовища в цеху можуть спричинити теплову деформацію компонентів обладнання. Коефіцієнт теплового розширення металевих матеріалів є відносно високим (приблизно 12×10⁻⁶/℃). При коливанні температури на 5℃ металева основа довжиною 1 метр може деформуватися на 60 мкм, що призведе до зміщення положення різання та серйозного впливу на точність різання.
Коефіцієнт теплового розширення гранітної основи становить лише (4-8) × 10⁻⁶/℃, що менше ніж на третину від коефіцієнта розширення металевих матеріалів. За тієї ж зміни температури зміною її розмірів можна майже не враховувати. Виміряні дані одного підприємства з виробництва напівпровідників показують, що під час 8-годинної безперервної високоінтенсивної операції різання пластин, коли температура навколишнього середовища коливається на 10℃, зміщення положення різання обладнання з гранітною основою становить менше 20 мкм, тоді як обладнання з металевою основою перевищує 60 мкм. Ці стабільні теплові характеристики гарантують, що відносне положення між ріжучим інструментом та пластиною залишається точним у будь-який час. Навіть за тривалої безперервної роботи або різких змін температури навколишнього середовища можна підтримувати стабільну точність різання.
Жорсткість та зносостійкість: Забезпечують довготривалу стабільну роботу обладнання
Окрім переваг вібростійкості та термостабільності, висока жорсткість та зносостійкість гранітної основи ще більше підвищують надійність обладнання для різання пластин. Граніт має твердість від 6 до 7 балів за шкалою Мооса та міцність на стиск понад 120 МПа. Він може витримувати величезний тиск та ударну силу під час процесу різання та не схильний до деформації. Тим часом його щільна структура забезпечує йому чудову зносостійкість. Навіть під час частих операцій різання поверхня основи не схильна до зносу, що забезпечує високу точність роботи обладнання протягом тривалого часу.
На практиці багато підприємств з виробництва пластин значно покращили вихід продукції та ефективність виробництва, впровадивши різальне обладнання з гранітною основою. Дані провідного світового ливарного заводу показують, що після впровадження обладнання з гранітною основою вихід продукції з різання пластин збільшився з 88% до понад 95%, а цикл обслуговування обладнання подовжився втричі, що ефективно знизило виробничі витрати та підвищило конкурентоспроможність на ринку.
На завершення, гранітна основа, завдяки своїй чудовій вібростійкості, термостабільності, високій жорсткості та зносостійкості, забезпечує комплексні гарантії продуктивності обладнання для різання пластин. З розвитком напівпровідникових технологій у напрямку підвищення точності, гранітні основи відіграватимуть дедалі більшу роль у сфері виробництва пластин, сприяючи постійному інноваційному розвитку напівпровідникової промисловості.
Час публікації: 20 травня 2025 р.