Прецизионные компоненты для полупроводникового и электронного оборудования: вакуум, чистота и дегазация

Статья

15 июня 2010 г.

В атмосфере камеру оценивают по размерам, плоскостности и шероховатости уплотняющей поверхности. Внутри вакуумной системы критерии полностью меняются: скорость газовыделения, поверхностная адсорбция, остатки в глухих отверстиях и гальванический риск при соприкосновении разнородных металлов. На чертеже ничего этого не написано.

Часть в вакууме оценивается по-другому

В атмосфере алюминиевую камеру оценивают по размерам, плоскостности и шероховатости уплотняемой поверхности. Внутри вакуумной системы действует другой набор: скорость газовыделения материала, поверхностная адсорбция, остатки, застрявшие в глухих отверстиях, и гальваническая коррозия там, где встречаются разнородные металлы. Ни один из них не отображается на чертеже, и вместе они решают, будет ли камера откачиваться до заданного уровня.

Выделение газов происходит в основном из-за воды и органических веществ, адсорбированных на поверхности, а также растворенного в материале водорода. Анодирование увеличивает площадь поверхности и превращает оксид в губку; охлаждающая жидкость, попавшая в глухое отверстие, продолжает выходить в течение нескольких часов. Поэтому для прецизионных компонентов, предназначенных для полупроводникового оборудования, первым требованием является не точность, а чистота и предсказуемость.

Дегазация: обработка поверхности важнее сплава

На одном и том же алюминии 6061 голые, химически полированные и твердоанодированные поверхности различаются по скорости газовыделения на порядок. Анодирование устойчиво к износу и коррозии, но в условиях высокого вакуума ведет себя как губка. Там, где имеет значение дегазация, обычным решением является химическая или электролитическая полировка плюс высокотемпературный отжиг.

Уплотняющая поверхность — еще один момент, который часто упускают из виду. Вакуумная герметизация основана на уплотнительном кольце или металлическом уплотнении, а шероховатость и чистота этой поверхности напрямую определяют степень утечки. Чем гладче, тем лучше автоматически: чрезмерная полировка лишает поверхность способности удерживать смазку и приводит к появлению царапин во время сборки. Чувствительная полоса обычно имеет Ra от 0,4 до 0,8, без царапин и вкраплений частиц.

Чистота обеспечивается с первого разреза

Чистота не достигается при окончательной стирке; он сохраняется с первой операции. Присадки серы и хлора в охлаждающей жидкости проникают в микропористость алюминия и впоследствии очень трудно удалить. Масло на арматуре, пыль на конвейерах и пластификатор из упаковки в конечном итоге становятся источниками загрязнения.

Поэтому цехам, производящим полупроводниковые или электронные конструкции, необходима специальная линия очистки — ультразвуковая, деионизированная промывка, сухая — с периодическим контролем удельного сопротивления воды и количества частиц. При проверке поставщика стоит обратить внимание на такую ​​строчку: если детали подвергаются мойке при обычной работе, чистота не может быть гарантирована. Это также наиболее распространенный камень преткновения, когда изготовление листового металла и штамповка деталей попадают в цепочку поставок полупроводников.

Обработка поверхности: три процесса, три риска

Электронные конструкции обычно имеют одно из трех видов отделки: анодирование, химическое конверсионное покрытие, такое как проводящий хромат, или покраска. Анодирование изолирует и противостоит износу, но увеличивает размер детали на три-восемь микрон на каждую грань, поэтому резьбовые отверстия необходимо замаскировать. Конверсионное покрытие проводит ток и почти не меняет размеры, что подходит для точек заземления. Краска дешевая, но выделяет газы в вакууме или при нагревании.

Какой из них применяется, зависит от функции. Лицо, которое необходимо отшлифовать, не может быть анодировано; лицо, которое должно изолировать и противостоять износу, не может полагаться только на конверсионное покрытие; вблизи оптики следует избегать нанесения краски, летучие вещества которой конденсируются на линзе. Записать это в примечания к чертежу гораздо дешевле, чем потом переделывать.

Допуски и сборка: точность рамы создается, а не обрабатывается

При изготовлении корпусных деталей полупроводникового оборудования допуск на цельную деталь редко представляет собой проблему; накопившаяся ошибка при сборке есть. Двухметровая рама, сделанная из дюжины профилей и пластин, каждая из которых выдерживается с точностью плюс-минус 0,1 мм, может собраться на два миллиметра. Ответ заключается не в том, чтобы затягивать каждую деталь до 0,02 мм, что увеличивает стоимость, а в использовании соответствующих фитингов и регулировочных прокладок.

Это означает, что проектирование для анализа производства должно отделять размеры сборки от функциональных размеров. Размеры сборки могут компенсировать накопленную ошибку благодаря регуляторам; Функциональные размеры, такие как монтажная поверхность направляющей, должны быть удержаны непосредственно. Разделение двух классов на чертеже является наиболее явным признаком зрелой структуры.

Упаковка и транспортировка: чистые детали выходят из строя в момент открытия

Чистота может достигать девяноста девяти процентов, но упаковка все равно не удастся. Типичным видом отказа деталей полупроводникового оборудования является загрязнение при вскрытии: деталь была чистой, но из пакета выделился пластификатор, вышла осушающая пыль или бумажная этикетка оказалась между двумя слоями пакета и перенесла все на поверхность при распаковке.

Правильная спецификация упаковки охватывает четыре вещи. Внутренний слой представляет собой двойной пакет для чистых помещений, а не обычную полиэтиленовую пленку. Мешок продувают азотом или вакуумируют для подавления адсорбции. Осушитель индивидуально запечатан, чтобы пыль не выходила наружу. Для внешней коробки используется бумага для чистых помещений или пузырчатая пленка вместо гофрированного картона, непосредственно контактирующего с деталью. Для деталей, чувствительных к газовыделению, также следует исключить силиконовые антиадгезивы и промасленную антикоррозионную бумагу.

Транспортом тоже нужно управлять. Перепады температуры и влажности внутри морского контейнера вызывают образование конденсата внутри упаковки; На металле образуются водяные знаки, которые под вакуумом становятся местами адсорбции. Таким образом, длинные поставки оправдывают наличие карточек с индикаторами влажности и договорного окна проверки после прибытия, поскольку проблемы, обнаруженные за пределами этого окна, трудно объяснить.

И последний момент, который легко упустить: упаковка является частью отслеживания. На сумке должна быть указана партия для чистки и дата, в противном случае попадание частиц к клиенту невозможно будет связать с очисткой или транспортировкой.

Как проверить поставщика полупроводникового оборудования

Три фильтра. Во-первых, оборудование: возможность пятиосной обработки, возможность обработки деталей длиной более двух метров и проверка КИМ. Во-вторых, процесс: выделенная линия очистки, партнер по анодированию или конверсионному покрытию, а также сторонние отчеты по дегазации или чистоте, где это необходимо. В-третьих, система: ISO 9001 в качестве нижнего уровня, RoHS и CE для европейских поставок, UL в зависимости от клиента — для OEM-производителя оборудования последний пункт обычно устанавливается их собственным клиентом, а не им, поэтому об этом стоит спросить заранее.

Немногие поставщики проходят все три сразу, и начинать с этого не нужно. Начните с некритических структур, наладьте порядок очистки и упаковки, а затем добавляйте критически важные детали. Для покупателя надежные объемные поставки — оптовые заказы, доставляемые в соответствии с графиком — обычно стоят больше, чем одна впечатляющая разовая партия. Производителю оборудования, работающему с моделью ODM, эта документация нужна раньше, чем OEM-производителю, поскольку инструмент сертифицирован под именем его клиента; а оптовый дистрибьютор, который не может описать линию очистки деталей, продает коробки, а не компоненты.