V oblasti výroby polovodičů hraje zařízení pro automatickou optickou kontrolu (AOI) klíčovou roli v zajišťování kvality čipů. I nepatrné zlepšení přesnosti detekce by mohlo vést k obrovské transformaci celého odvětví. Základní vybavení, jako klíčová součást, má zásadní vliv na přesnost detekce. V posledních letech došlo v tomto odvětví k revoluci v oblasti základních materiálů. Žula se svým vynikajícím potlačením vibrací postupně nahradila tradiční litinové materiály a stala se novým favoritem mezi zařízeními pro automatickou optickou kontrolu. Její účinnost potlačení vibrací se ve srovnání s litinou zvýšila o 92 %. Jaké technologické průlomy a změny v odvětví se skrývají za těmito údaji?
Přísné požadavky na vibrace v zařízeních pro kontrolu polovodičů AOI
Výrobní proces polovodičových čipů vstoupil do éry nanoskopů. Během procesu AOI inspekce mohou i extrémně malé vibrace způsobit odchylky ve výsledcích inspekce. Jemné škrábance, dutiny a další defekty na povrchu čipu jsou často na úrovni mikrometrů nebo dokonce nanometrů. Optické čočky detekčního zařízení musí tyto detaily zachytit s extrémně vysokou přesností. Jakékoli vibrace přenášené základnou způsobí posun nebo chvění čočky, což má za následek rozmazaný obraz a tím ovlivní přesnost rozpoznání defektů.
Litinové materiály se kdysi široce používaly v základech inspekčních zařízení AOI, protože mají určitou pevnost a zpracovatelský výkon a náklady jsou relativně nízké. Pokud jde o potlačení vibrací, litina má však zjevné nedostatky. Vnitřní struktura litiny obsahuje velké množství grafitových plátků, které jsou ekvivalentem drobných dutin uvnitř a narušují kontinuitu materiálu. Když zařízení pracuje a generuje vibrace nebo je rušeno vibracemi vnějšího prostředí, vibrační energie nemůže být v litině účinně tlumena, ale neustále se odráží a překrývá mezi grafitovým plátkem a matricí, což vede k neustálému šíření vibrací. Relevantní experimenty ukazují, že po vybuzení litinové základny vnějšími vibracemi může doba útlumu vibrací trvat několik sekund, což bude mít vážný dopad na přesnost detekce během této doby. Kromě toho je modul pružnosti litiny relativně nízký. Při dlouhodobém působení gravitace zařízení a vibračního namáhání je náchylná k deformaci, což dále zesiluje přenos vibrací.
Tajemství 92% zvýšení účinnosti potlačení vibrací u žulových základů
Žula, jako druh přírodního kamene, si v průběhu stovek milionů let vytvořila extrémně hustou a jednotnou vnitřní strukturu v důsledku geologických procesů. Skládá se převážně z minerálních krystalů, jako je křemen a živec, které jsou těsně propojeny, a chemické vazby mezi krystaly jsou silné a stabilní. Tato struktura dává žule vynikající schopnost potlačovat vibrace. Když se vibrace přenášejí na žulový podklad, minerální krystaly uvnitř žuly dokáží vibrační energii rychle přeměnit na tepelnou energii a rozptýlit ji. Studie ukazují, že tlumení žuly je několikanásobně vyšší než u litiny, což znamená, že dokáže vibrační energii absorbovat efektivněji a snížit amplitudu a trvání vibrací. Po odborném testování za stejných podmínek buzení vibrací je doba útlumu vibrací žulového podkladu pouze 8 % doby útlumu vibrací litiny a účinnost potlačení vibrací se zvýšila o 92 %.
Významně k tomu přispívá i vysoká tvrdost a vysoký modul pružnosti žuly. Vysoká tvrdost zajišťuje, že základna se méně deformuje při zatížení zařízením a vlivem vnějších sil a vždy si udržuje stabilní nosný stav. Vysoký modul pružnosti zajišťuje, že se základna při vibracích rychle vrátí do původního tvaru, čímž se snižuje akumulace vibrací. Žula má navíc vynikající tepelnou stabilitu a téměř ji neovlivňují změny teploty prostředí, čímž se zabraňuje tepelné roztažnosti a smršťování způsobenému kolísáním teploty, čímž se dále zajišťuje stabilita potlačení vibrací.
Transformace a perspektivy průmyslu, které přinesly žulové základy
Inspekční zařízení AOI s žulovou základnou výrazně zlepšilo svou přesnost detekce. Dokáže spolehlivě identifikovat vady v menších třískách, čímž snižuje míru chybného odhadu na 1 % a výrazně zvyšuje výtěžnost výroby třísek. Zároveň se zvýšila stabilita zařízení, což snižuje počet odstávek z důvodu údržby způsobených vibracemi, prodlužuje životnost zařízení a snižují celkové provozní náklady.
Čas zveřejnění: 14. května 2025