Cerâmica Semicorex aplicada no processamento de semicondutores

Com o avanço da tecnologia, produtos inteligentes como telefones celulares, computadores, veículos elétricos e robôs foram integrados à vida das pessoas. Esses produtos contêm um grande número de chips semicondutores, e a fabricação de chips requer equipamentos semicondutores, como máquinas de gravação, máquinas de litografia e implantadores de íons. A abertura de um dispositivo semicondutor revela que a maioria de seus componentes são peças cerâmicas. As peças cerâmicas possuem excelentes propriedades, como resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, alta precisão e alta resistência, tornando-as adequadas para uso em equipamentos semicondutores. A maioria das peças cerâmicas, como componentes-chave nos processos de fabricação de semicondutores, entram em contato direto com o wafer, permitindo controle de alta precisão e rápido aquecimento e resfriamento da temperatura da superfície do wafer.

As peças cerâmicas semicondutoras pertencem à cerâmica avançada e os materiais cerâmicos envolvidos normalmente incluem alumina, carboneto de silício, nitreto de alumínio, nitreto de silício e óxido de ítrio. Os métodos de formação de produtos cerâmicos normalmente incluem prensagem a seco, fundição de fita, moldagem por injeção, prensagem isostática a quente, prensagem isostática a frio, fundição de barbotina, moldagem por extrusão, fundição a quente, fundição em gel e fundição por solidificação direta.

1. Prensagens a seco

A prensagem a seco é um processo comum para a fabricação de componentes semicondutores. Este processo envolve principalmente despejar pó granulado com uma distribuição de tamanho de partícula adequada em uma cavidade de molde de metal, aplicando pressão com uma cabeça de pressão. A cabeça de pressão se move dentro da cavidade do molde, transferindo pressão para as partículas de pó e compactando-as, formando, em última análise, uma peça bruta de cerâmica com formato e resistência específicos.

2. Fundição

Casting é uma tecnologia de conformação úmida capaz de produzir blanks cerâmicos com espessuras que variam de dezenas de micrômetros a milímetros em um único processo. Uma pasta cerâmica com boa viscosidade e dispersão flui da ranhura da pasta de uma máquina de fundição para um substrato. A pasta se espalha e, sob tensão superficial, forma-se uma peça bruta com superfície superior lisa. O blank, junto com o substrato, é enviado para uma câmara de secagem. Após a evaporação do solvente, um ligante orgânico forma uma rede entre as partículas cerâmicas, criando um branco com certa resistência e flexibilidade. A peça seca é retirada do substrato e enrolada para uso posterior. O processamento posterior, como corte, estampagem e perfuração, seguido de queima, completa o processo de fabricação do produto.

3. Moldagem por injeção

A moldagem por injeção é uma nova tecnologia para a fabricação de peças cerâmicas. Seu processo de produção consiste principalmente em quatro etapas: preparação do material de injeção, moldagem por injeção, desligação e sinterização. É comumente utilizado para fabricar pequenas peças cerâmicas com geometrias complexas e requisitos especiais.

4. Prensagem isostática

A prensagem isostática inclui prensagem isostática a quente e prensagem isostática a frio. A prensagem isostática pode transmitir pressão de todas as direções, garantindo assim a densificação do material em folha.

1) Processo de prensagem isostática a quente

Este método melhora a difusão atômica sob alta temperatura e pressão, fazendo com que os poros da cerâmica migrem para os limites dos grãos ou para a superfície da peça, reduzindo ou eliminando assim a porosidade. A prensagem isostática a quente utiliza unidades de enrolamento protendidas de paredes finas, permitindo um resfriamento uniforme e rápido, melhorando significativamente a eficiência da produção em comparação ao resfriamento natural.

2) Processo de prensagem isostática a frio

Este método aplica 100~600 MPa a pó cerâmico ou metálico à temperatura ambiente ou temperaturas ligeiramente mais altas (<93°C) para obter um "corpo verde", que é então sinterizado até sua resistência final.

5. Fundição deslizante

A fundição por deslizamento é um método de moldagem comumente usado na produção de cerâmica em grande escala. Envolve a injeção de uma pasta com alto teor de sólidos e boa fluidez em um molde de gesso poroso. Devido à sucção capilar do molde poroso, a água é retirada da pasta pela parede interna do molde, formando um corpo verde solidificado ao longo da parede do molde. Assim que o corpo verde atingir uma certa resistência, ele poderá ser desmoldado.

6. Moldagem por extrusão

A moldagem por extrusão envolve a mistura de pó cerâmico, argila ou aglutinante orgânico e água, amassamento repetido, desgaseificação a vácuo e envelhecimento para dar ao corpo verde extrudado boa plasticidade e uniformidade. Em seguida, sob a ação de um parafuso ou êmbolo de extrusão, ele é extrudado através de uma matriz no bocal da extrusora para obter o formato desejado do produto.

7. Fundição por prensagem a quente

A fundição por prensagem a quente utiliza principalmente a propriedade de fusão da cera de parafina quando aquecida e solidificação após resfriamento. Pó cerâmico e cera de parafina quente são misturados uniformemente para formar uma pasta fluida. Sob certa pressão, a pasta é injetada em um molde de metal para formar um corpo verde. Após resfriamento e solidificação, o corpo verde é desmoldado e removido. O corpo verde é então aparado, desparafinado em alta temperatura e finalmente sinterizado para produzir o produto acabado.

8. Fundição em Gel

A fundição em gel envolve a dispersão do pó cerâmico em uma solução contendo matéria orgânica para preparar uma suspensão com alto teor de sólidos. Essa suspensão é então injetada em um molde de formato específico. Sob condições catalíticas e de temperatura específicas, os monômeros orgânicos polimerizam, formam um gel, solidificam a suspensão in situ e secam, resultando em um corpo verde de alta resistência.

9. Fundição por Solidificação Direta

A fundição por solidificação direta é um novo método para formar estruturas coloidais cerâmicas de tamanho líquido. Este método combina a tecnologia cerâmica tradicional com a teoria química, utilizando catalisadores ou iniciadores para causar reticulação de monômeros orgânicos adicionados à suspensão, formando uma estrutura de rede que leva à solidificação in situ.

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