لطالما لعبت الألومينا، باعتبارها مادة خام لمنتجات الألومنيوم ومادة مساعدة في صناعات مثل الكيماويات والآلات، دورًا هامًا في الاقتصاد الوطني. ومع التطور السريع للصناعات الناشئة، مثل أشباه الموصلات، ازداد الطلب على المواد عالية الأداء بشكل كبير. وأصبحت منتجات الألومينا عالية الجودة ذات أهمية بالغة، لا سيما في أسواق أشباه الموصلات التي تبلغ قيمتها تريليون دولار، حيث تُعد الألومينا مادة أساسية.
سوق أشباه الموصلات
مع استمرار نمو التطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي، واتصالات الجيل الخامس، وإنترنت الأشياء، والحوسبة السحابية، والإلكترونيات الخاصة بالسيارات، والروبوتات، والطائرات بدون طيار، تزدهر صناعة أشباه الموصلات.
وفقًا للعديد من منظمات أبحاث السوق، شهد سوق أشباه الموصلات العالمي نموًا ملحوظًا في عام 2024. على سبيل المثال، أفادت هيئة إحصاءات تجارة أشباه الموصلات العالمية (WSTS) أن سوق أشباه الموصلات العالمي بلغ 45.76 تريليون يوان صيني في عام 2024، بزيادة قدرها 191 تريليون يوان صيني. وحقق سوق أشباه الموصلات الصيني نموًا قدره 201 تريليون يوان صيني، ليمثل 301 تريليون يوان صيني من إجمالي السوق العالمية. وتتوقع هيئة إحصاءات تجارة أشباه الموصلات نموًا قدره 11.21 تريليون يوان صيني في عام 2025، ليصل إلى 697 مليار دولار أمريكي. كما تتوقع ديلويت أن تبلغ مبيعات هذا العام 697 مليار دولار أمريكي، وأن تصل مبيعات صناعة أشباه الموصلات إلى تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2030.
تطبيقات الألومينا في صناعة أشباه الموصلات
مكونات معدات أشباه الموصلات
تتميز قطع سيراميك الألومينا بصلابتها العالية، ومتانتها الميكانيكية، ومقاومتها للتآكل، وتحملها لدرجات الحرارة العالية، ومقاومتها الكهربائية، وخصائصها العازلة. هذه الميزات تجعلها أساسية في تصنيع أشباه الموصلات في بيئات الفراغ ودرجات الحرارة العالية وغيرها من البيئات الخاصة. وتلعب الألومينا دورًا لا غنى عنه في خطوط إنتاج أشباه الموصلات، حيث تغطي جميع معدات أشباه الموصلات تقريبًا، وتُشكل الأجزاء الأساسية لهذه المعدات.
يتم تصنيف مكونات السيراميك المصنوعة من الألومينا حسب استخدامها، بما في ذلك أنواع الحلقات والأسطوانات، وأدلة تدفق الهواء، والتركيبات الحاملة للحمل، والغسالات اليدوية، والوحدات.
أنواع الحلقات والأسطوانات: في عملية النقش، تُستخدم طبقات الألومينا عالية النقاء أو الأجزاء الخزفية لنقش غرف النقش وبطاناتها. تتميز هذه المواد بمقاومة عالية للتآكل، وتُقلل التلوث أثناء النقش البلازمي.
مكونات سيراميك الألومينا في معدات أشباه الموصلات
| نوع المنتج | وظيفة | تطبيق معدات أشباه الموصلات |
| حلقة الموليبدينوم | يعزز توجيه الغاز والعزل ومقاومة التآكل | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة |
| حلقة الحماية | يحمي مكونات الوحدة الرئيسية مثل المقابض الكهروستاتيكية والسخانات الخزفية | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
| حلقة الحافة | يمنع فيضان البلازما | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
| حلقة التركيز | يركز البلازما داخل الغرفة | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، ومعدات النقش، ومعدات زرع الأيونات |
| غطاء واقٍ | يختم ويمتص بقايا العملية | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
| حلقة تثبيت الأرض | يؤمن ويدعم المكونات | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
| بطانة | يعزز توجيه الغاز لتكوين فيلم أكثر اتساقًا | معدات النقش |
| برميل حراري | تحسين أداء التحكم في درجة الحرارة | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، ومعدات النقش، ومعدات زرع الأيونات |
| أنبوب حماية الثرموكبل | يحمي أجهزة قياس الحرارة في بيئة فيزيائية وكيميائية مستقرة نسبيًا | معدات واجهة أشباه الموصلات المتنوعة |
مكونات دليل تدفق الغاز
في عملية تنظيف البلازما، تُستخدم غازات أكالة تحتوي على عناصر هالوجينية شديدة التفاعل، مثل الفلور والكلور. تُصنع فوهات الغاز عادةً من سيراميك الألومينا، مما يتطلب مقاومة عالية للبلازما، وقوة عازلة، ومقاومة قوية للتآكل الناتج عن غازات العملية ونواتجها الثانوية. كما تتميز هذه الفوهات بهياكل مسامية داخلية دقيقة للتحكم الدقيق في تدفق الغاز.
تُستخدم مكونات السيراميك المصنوعة من الألومينا الموجهة بالغاز بشكل أساسي في معدات أشباه الموصلات
| نوع المنتج | وظيفة | تطبيق معدات أشباه الموصلات |
| الفوهة، لوحة توزيع الغاز، حلقة التقييد، لوحة الناشر | يوجه تدفق الغاز، ويضمن التوزيع الموحد والسرعة المستقرة لغازات العملية، ويخلق بيئة عملية خاضعة للرقابة | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
| لوحة غطاء الفوهة | يعمل كملحق للفوهات ويمتص بقايا العملية | معدات ترسيب الأغشية الرقيقة، معدات الحفر |
مكونات تحمل الأحمال والتثبيت
أثناء تصنيع أشباه الموصلات، قد تخضع الرقاقات لمعالجات عالية الحرارة، مثل الحفر وزرع الأيونات. تُستخدم حاملات رقائق الألومينا لضمان استقرارها وسلامتها أثناء النقل. تتميز هذه الحوامل بموصلية حرارية ممتازة، مما يُبدد الحرارة ويوجهها بعيدًا عن الرقاقة بكفاءة، مما يمنع التلف الحراري.
مكونات غسالة قبضة اليد
تُستخدم مكونات سيراميك الألومينا في مناولة الرقاقات، وخاصةً في الأذرع الميكانيكية المُثبّتة على روبوتات نقل الرقاقات. تعمل هذه الأذرع كأيدي الروبوت، حيث تُحرّك الرقاقات إلى مواقع مُحدّدة، بحيث تلامس أسطحها الرقاقات مباشرةً. ولأن الرقاقات شديدة التعرّض للتلوث، تُجرى المناولة عادةً في بيئة مفرّغة من الهواء. لا تتحمّل مُعظم المواد هذه الظروف، لذا تُصنع الأذرع الميكانيكية من سيراميك الألومينا عالي المتانة والصلابة. كما صُمّم السيراميك بدقة عالية مع أسطح ناعمة، مما يضمن الحدّ الأدنى من التلوث. تُستخدم تصاميم مُتنوّعة، مثل أنظمة التثبيت، وأنظمة تحمل الأحمال، وأنظمة الامتزاز بالفراغ، وأنظمة برنولي.
أذرع روبوتية من الألومينا/كربيد السيليكون
المصدر: كيوسيرا، اليابان
تُستخدم أجزاء السيراميك الألومينا من نوع حشية قبضة اليد بشكل أساسي في معدات أشباه الموصلات
| نوع المنتج | وظيفة | تطبيق معدات أشباه الموصلات |
| الذراع الروبوتية | ينقل الرقائق داخل وخارج الغرفة | معدات واجهة أشباه الموصلات المتنوعة |
| الجزء العازل | يمنع التوصيل الكهربائي؛ وبعضها يوفر العزل أيضًا | معدات واجهة أشباه الموصلات المتنوعة |
| تقليل الحرارة | يبرد مكونات المعدات | معدات واجهة أشباه الموصلات المتنوعة |
مكونات غسالة قبضة اليد
تُستخدم مكونات سيراميك الألومينا في معدات أشباه الموصلات، وخاصةً في أنواع الوحدات. في عمليات الترسيب، مثل الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)، والترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، والتلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP)، تُصنع مكونات مثل المقابض الكهروستاتيكية، وسخانات السيراميك، وطاولات التلميع، وألواح التلميع، والحجرات، وغيرها من الأجزاء، من سيراميك الألومينا.
يتم استخدام ألواح التلميع المصنوعة من أكسيد الألومنيوم عالي النقاء بشكل شائع، والتي يتم الحصول عليها من شركة كيوسيرا، اليابان.
ركائز السيراميك
تتميز الركائز الخزفية بخصائص عزل ممتازة، وقوتها العالية، ومعامل تمددها الحراري المنخفض، وثباتها الكيميائي الممتاز وموصليتها الحرارية. وتُستخدم على نطاق واسع في تغليف الدوائر المتكاملة.
قامت شركة كورنينج بتطوير ركائز سيراميك الألومينا فائقة الرقة.
تُستخدم ركائز سيراميك الألومينا على نطاق واسع في إلكترونيات الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، نظرًا لارتفاع ثابت عزلها الكهربائي، مما يُمكّن من تصغير حجم الدوائر. كما تتميز بثبات حراري ممتاز، وانحراف حراري ضئيل، وقوة تحمل عالية، وثبات كيميائي، متفوقةً على معظم مواد الأكسيد الأخرى. تُناسب هذه الركائز الدوائر ذات الأغشية السميكة، والرقيقة، والهجينة، ووحدات مكونات الموجات الدقيقة، وغيرها. تتميز ركائز سيراميك الألومينا بفعاليتها من حيث التكلفة (حوالي عُشر سعر نيتريد الألومنيوم)، وتتميز بعملية إنتاج متطورة، مما يجعلها الأكثر إنتاجًا واستخدامًا في هذه الصناعة.
مواد التلميع الكاشطة CMP
يعد التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) حاليًا التكنولوجيا الوحيدة التي يمكنها تحقيق التسوية الشاملة ويتم استخدامها على نطاق واسع في تلميع رقائق أشباه الموصلات وعزل الخنادق الضحلة والوصلات النحاسية والمزيد.
تلعب المواد الكاشطة دورًا حاسمًا في عملية تلميع الأسطح المعدنية (CMP) من خلال القيام بعمليات ميكانيكية مثل القطع الدقيق والخدش. تُمثل سوائل التلميع ما بين 49% و70% من تكلفة مواد تلميع الأسطح المعدنية (CMP)، بينما تُمثل المواد الكاشطة ما بين 50% و70% من تكلفة سائل التلميع.
المصدر: معهد أبحاث قوانغتشو هويفو
تشمل المواد الكاشطة الأكثر شيوعًا SiO2 وCeO2 وAl2O3. من بينها، مسحوق الألومينا الكروي عالي النقاء دون الميكرون، المستخدم كمادة كاشطة في سوائل تلميع CMP، والذي يتميز بمعدلات إزالة عالية، وتلميع سريع، وخدوش دقيقة قليلة على السطح المصقول، ونعومة عالية. وهو مثالي للاستخدام في عملية تلميع أشباه الموصلات.
نبذة عن شركة Epic Powder Machinery
آلات مسحوق ملحمة شركة رائدة في مجال توفير معدات الطحن فائق الدقة وتصنيف الهواء المتطورة. بخبرة تزيد عن 20 عامًا في هذا المجال، تدعم حلولنا المبتكرة قطاعات مثل أشباه الموصلات، والطاقة الجديدة، والأدوية. نحن ملتزمون بتقديم معدات عالية الأداء وخدمة استثنائية لمساعدة عملائنا على تحقيق أفضل النتائج.
استكشف منتجاتنا وخدماتنا لتكتشف كيف يمكننا مساعدتك في تحسين عمليات التصنيع الخاصة بك.
