Στον τομέα των δοκιμών ημιαγωγών, η επιλογή υλικού της πλατφόρμας δοκιμών παίζει καθοριστικό ρόλο στην ακρίβεια των δοκιμών και τη σταθερότητα του εξοπλισμού. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά από χυτοσίδηρο, ο γρανίτης γίνεται η ιδανική επιλογή για πλατφόρμες δοκιμών ημιαγωγών λόγω της εξαιρετικής του απόδοσης.
Η εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση εξασφαλίζει μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας δοκιμής ημιαγωγών, συχνά εμπλέκονται διάφορα χημικά αντιδραστήρια, όπως διάλυμα υδροξειδίου του καλίου (KOH) που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη φωτοευαίσθητου υλικού, και εξαιρετικά διαβρωτικές ουσίες όπως υδροφθορικό οξύ (HF) και νιτρικό οξύ (HNO₃) στη διαδικασία χάραξης. Ο χυτοσίδηρος αποτελείται κυρίως από στοιχεία σιδήρου. Σε ένα τέτοιο χημικό περιβάλλον, είναι πολύ πιθανό να συμβούν αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής. Τα άτομα σιδήρου χάνουν ηλεκτρόνια και υφίστανται αντιδράσεις εκτόπισης με όξινες ουσίες στο διάλυμα, προκαλώντας ταχεία διάβρωση της επιφάνειας, σχηματίζοντας σκουριά και κοιλότητες και καταστρέφοντας την επιπεδότητα και την ακρίβεια των διαστάσεων της πλατφόρμας.
Αντίθετα, η ορυκτή σύνθεση του γρανίτη του προσδίδει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Το κύριο συστατικό του, ο χαλαζίας (SiO₂), έχει εξαιρετικά σταθερές χημικές ιδιότητες και αντιδρά δύσκολα με κοινά οξέα και βάσεις. Ορυκτά όπως ο άστριος είναι επίσης αδρανή σε γενικά χημικά περιβάλλοντα. Ένας μεγάλος αριθμός πειραμάτων έχει δείξει ότι στο ίδιο προσομοιωμένο χημικό περιβάλλον ανίχνευσης ημιαγωγών, η χημική αντοχή στη διάβρωση του γρανίτη είναι περισσότερο από 15 φορές υψηλότερη από αυτή του χυτοσιδήρου. Αυτό σημαίνει ότι η χρήση πλατφορμών γρανίτη μπορεί να μειώσει σημαντικά τη συχνότητα και το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού που προκαλείται από τη διάβρωση, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και να διασφαλίσει τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα της ακρίβειας ανίχνευσης.
Εξαιρετικά υψηλή σταθερότητα, που καλύπτει τις απαιτήσεις ακρίβειας ανίχνευσης σε νανομετρικό επίπεδο
Οι δοκιμές ημιαγωγών έχουν εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για τη σταθερότητα της πλατφόρμας και πρέπει να μετρούν με ακρίβεια τα χαρακτηριστικά του τσιπ σε νανοκλίμακα. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του χυτοσιδήρου είναι σχετικά υψηλός, περίπου 10-12 ×10⁻⁶/℃. Η θερμότητα που παράγεται από τη λειτουργία του εξοπλισμού ανίχνευσης ή από τη διακύμανση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος θα προκαλέσει σημαντική θερμική διαστολή και συστολή της πλατφόρμας από χυτοσίδηρο, με αποτέλεσμα μια απόκλιση θέσης μεταξύ του αισθητήρα ανίχνευσης και του τσιπ και επηρεάζοντας την ακρίβεια της μέτρησης.
Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του γρανίτη είναι μόνο 0,6-5×10⁻⁶/℃, που είναι ένα κλάσμα ή και χαμηλότερος από αυτόν του χυτοσιδήρου. Η δομή του είναι πυκνή. Η εσωτερική τάση έχει ουσιαστικά εξαλειφθεί μέσω της μακροχρόνιας φυσικής γήρανσης και επηρεάζεται ελάχιστα από τις αλλαγές θερμοκρασίας. Επιπλέον, ο γρανίτης έχει ισχυρή ακαμψία, με σκληρότητα 2 έως 3 φορές υψηλότερη από αυτή του χυτοσιδήρου (ισοδύναμη με HRC > 51), η οποία μπορεί να αντισταθεί αποτελεσματικά σε εξωτερικές κρούσεις και κραδασμούς και να διατηρήσει την επιπεδότητα και την ευθεία γραμμή της πλατφόρμας. Για παράδειγμα, στην ανίχνευση κυκλώματος τσιπ υψηλής ακρίβειας, η πλατφόρμα γρανίτη μπορεί να ελέγξει το σφάλμα επιπεδότητας εντός ±0,5μm/m, διασφαλίζοντας ότι ο εξοπλισμός ανίχνευσης μπορεί να επιτύχει ανίχνευση ακριβείας σε νανοκλίμακα σε πολύπλοκα περιβάλλοντα.
Εξαιρετική αντιμαγνητική ιδιότητα, δημιουργώντας ένα καθαρό περιβάλλον ανίχνευσης
Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και οι αισθητήρες στον εξοπλισμό δοκιμών ημιαγωγών είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Ο χυτοσίδηρος έχει έναν ορισμένο βαθμό μαγνητισμού. Σε ένα ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον, θα δημιουργήσει ένα επαγόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο θα επηρεάσει τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα του εξοπλισμού ανίχνευσης, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση του σήματος και τα μη φυσιολογικά δεδομένα ανίχνευσης.
Ο γρανίτης, από την άλλη πλευρά, είναι ένα αντιμαγνητικό υλικό και δύσκολα πολώνεται από εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Τα εσωτερικά ηλεκτρόνια υπάρχουν σε ζεύγη εντός των χημικών δεσμών και η δομή είναι σταθερή, δεν επηρεάζεται από εξωτερικές ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Σε ένα περιβάλλον ισχυρού μαγνητικού πεδίου 10mT, η ένταση του επαγόμενου μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια του γρανίτη είναι μικρότερη από 0,001mT, ενώ αυτή στην επιφάνεια του χυτοσιδήρου είναι τόσο υψηλή που φτάνει τα 8mT. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει στην πλατφόρμα γρανίτη να δημιουργήσει ένα καθαρό ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον για τον εξοπλισμό ανίχνευσης, ιδιαίτερα κατάλληλο για σενάρια με αυστηρές απαιτήσεις για ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο, όπως η ανίχνευση κβαντικών τσιπ και η ανίχνευση αναλογικών κυκλωμάτων υψηλής ακρίβειας, ενισχύοντας αποτελεσματικά την αξιοπιστία και τη συνέπεια των αποτελεσμάτων ανίχνευσης.
Στην κατασκευή πλατφορμών δοκιμών ημιαγωγών, ο γρανίτης έχει ξεπεράσει κατά πολύ τα υλικά από χυτοσίδηρο λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων του, όπως η αντοχή στη διάβρωση, η σταθερότητα και ο αντιμαγνητισμός. Καθώς η τεχνολογία ημιαγωγών προχωρά προς υψηλότερη ακρίβεια, ο γρανίτης θα διαδραματίζει ολοένα και πιο κρίσιμο ρόλο στη διασφάλιση της απόδοσης του εξοπλισμού δοκιμών και στην προώθηση της προόδου της βιομηχανίας ημιαγωγών.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Μαΐου 2025