सेमीकन्डक्टर उद्योगमा थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिको अन्वेषणात्मक अनुप्रयोग

द्रुत प्राविधिक विकासको युगमा, थ्रीडी प्रिन्टिङ, उन्नत उत्पादन प्रविधिको महत्त्वपूर्ण प्रतिनिधिको रूपमा, बिस्तारै परम्परागत निर्माणको अनुहार परिवर्तन गर्दैछ। टेक्नोलोजीको निरन्तर परिपक्वता र लागतमा कमीको साथ, थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीले एयरोस्पेस, अटोमोबाइल निर्माण, चिकित्सा उपकरण, र वास्तुकला डिजाइन जस्ता धेरै क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू देखाएको छ, र यी उद्योगहरूको नवीनता र विकासलाई बढावा दिएको छ।

यो ध्यान दिईएको छ कि अर्धवान्डक्टरको उच्च-टेक क्षेत्रमा थ्रीडी मुद्रण प्रविधिको सम्भावित प्रभाव बढ्दो प्रमुख हुँदै गइरहेको छ। सूचना टेक्नोलोजीको आधारशिलाको रूपमा, अर्धोन्डरकय निर्माण प्रक्रियाहरूको सटीक र दक्षताले इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको प्रदर्शन र लागतलाई असर गर्दछ। अर्धविकास उद्योगमा उच्च जटिलता र द्रुत पुनरावृत्तिको आवश्यकताहरूको सामना गर्नुपर्दा, अर्धवानिक निर्माणमा अभूतपूर्व सुविधाहरू र चुनौतीहरू छन्।अर्धन्डोक्टर उद्योग चेन, अर्धोन्डरकक्टर उद्योग एक गहन परिवर्तनको बारेमा हो भनेर संकेत गर्दै।

तसर्थ, अर्धवान्द्र उद्योगमा थ्रीडिंगुड्स टेक्नोलोजीको भविष्यको भविष्य प्रयोग र अन्वेषणले हामीलाई यस काट्नेको विकास वेदनालाई मात्र बुझ्न मद्दत गर्दैन र अर्धवान्डक्टर उद्योग अपग्रेडका लागि प्राविधिक सहयोग र सन्दर्भ पनि प्रदान गर्दछ। यस धाराले थ्रीडी प्रिन्टिंग टेक्नोलोजीको पछिल्लो प्रगतिको विश्लेषण गर्दछ र अर्धविद्टी उद्योगमा यसको सम्भावित अनुप्रयोगहरूको विश्लेषण गर्दछ।

थ्रीडी मुद्रण टेक्नोलोजी

थ्रीडी मुद्रण पनि जोडिएको उत्पादन टेक्नोलोजी पनि चिनिन्छ। यसको सिद्धान्तले Tra ले तहले स्ट्याकिंग गरेर तीन आयामिक संस्था निर्माण गर्नु हो। यो नवीन उत्पादन विधिले परम्परागत निर्माण "घटाउनको लागि" वा "बराबर सामग्री" प्रसंस्करण मोडमा वञ्चित गर्दछ, र "एकीकृत उत्पादनहरू मोल्ड सहायता बिना। त्यहाँ धेरै प्रकारका थ्रीडी मुद्रण प्रविधिहरू छन्, र यसको आफ्नै फाइदाहरू छन्।

थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिको मोल्डिङ सिद्धान्त अनुसार मुख्यतया चार प्रकारका हुन्छन्।

✔ फोटोक्युरिङ प्रविधि अल्ट्राभायोलेट पोलिमराइजेशनको सिद्धान्तमा आधारित छ। तरल फोटोसेन्सिटिभ सामग्रीहरू पराबैंगनी प्रकाश र तहद्वारा स्ट्याक्ड तहद्वारा निको हुन्छन्। हाल, यो प्रविधिले उच्च मोल्डिङ परिशुद्धता संग सिरेमिक, धातु, र रेजिन बनाउन सक्छ। यो चिकित्सा, कला, र उड्डयन उद्योग को क्षेत्र मा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

Fly फ्लर्ड डिस्ट्रिन्स टेक्नोलोजी, कम्प्युटर-चालित हेक्टर प्रिन्टको लागि गर्मीमा पग्लनुहोस्, र लेयरले एक खास आकार जोखिम, लेयरको आधारमा यसलाई विलाप गर्दछ, र प्लास्टिक र सिरेमिक सामग्रीहरू बनाउँदछ।

✔ स्लरी प्रत्यक्ष लेखन प्रविधिले उच्च-भिस्कोसिटी स्लरीलाई मसी सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्दछ, जुन ब्यारेलमा भण्डार गरिएको छ र एक्सट्रुजन सुईसँग जोडिएको छ, र कम्प्युटर नियन्त्रणमा त्रि-आयामी आन्दोलन पूरा गर्न सक्ने प्लेटफर्ममा स्थापना गरिएको छ। मेकानिकल दबाब वा वायमेटिक दबाबको माध्यमबाट, मसी सामग्रीलाई नोजलबाट बाहिर धकेलिन्छ निरन्तर रूपमा सब्सट्रेटमा बाहिर निकाल्नको लागि, र त्यसपछि सम्बन्धित पोस्ट-प्रोसेसिङ (अस्थिर विलायक, थर्मल क्युरिङ, लाइट क्युरिङ, सिंटरिङ, आदि) गरिन्छ। अन्तिम त्रि-आयामी घटक प्राप्त गर्न भौतिक गुणहरू अनुसार। हाल, यो प्रविधि बायोसेरामिक्स र खाद्य प्रशोधन को क्षेत्र मा लागू गर्न सकिन्छ।

✔पाउडर बेड फ्युजन टेक्नोलोजीलाई लेजर सिलेक्टिभ मेल्टिङ टेक्नोलोजी (SLM) र लेजर सेलेक्टिभ सिन्टरिङ टेक्नोलोजी (SLS) मा विभाजन गर्न सकिन्छ। दुबै प्रविधिहरूले पाउडर सामग्रीहरू प्रशोधन वस्तुहरूको रूपमा प्रयोग गर्छन्। ती मध्ये, SLM को लेजर ऊर्जा उच्च छ, जसले पाउडरलाई छोटो समयमा पग्लन र ठोस बनाउन सक्छ। SLS लाई प्रत्यक्ष SLS र अप्रत्यक्ष SLS मा विभाजन गर्न सकिन्छ। प्रत्यक्ष SLS को ऊर्जा उच्च छ, र कणहरू बीचको बन्धन बनाउनको लागि कणहरू सीधा सिंटर वा पग्लिन सकिन्छ। त्यसैले, प्रत्यक्ष SLS SLM जस्तै छ। पाउडर कणहरू छोटो समयमा छिटो तताउने र चिसो पार्छ, जसले मोल्ड गरिएको ब्लकलाई ठूलो आन्तरिक तनाव, कम समग्र घनत्व, र कमजोर मेकानिकल गुणहरू बनाउँछ; अप्रत्यक्ष SLS को लेजर ऊर्जा कम छ, र पाउडर मा बाइंडर लेजर बीम द्वारा पग्लिएको छ र कणहरु बन्धन छन्। गठन पूरा भएपछि, आन्तरिक बाइन्डर थर्मल डिग्रेजिङद्वारा हटाइन्छ, र अन्तमा सिन्टरिङ गरिन्छ। पाउडर बेड फ्युजन टेक्नोलोजीले धातु र सिरेमिक बनाउन सक्छ र हाल एयरोस्पेस र मोटर वाहन निर्माण क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

चित्र 1 (a) फोटोग्राप टेक्नोलोचना; (बी) भूचित जम्मा टेक्नोलोजी; (ग) घोल्कर प्रत्यक्ष लेखन टेक्नोलोजी; (d) पाउडर बेड फ्यूजन टेक्नोलोजी [1, 2]]

थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीको निरन्तर विकासको साथ, यसको फाइदाहरू प्रोटोटाइपदेखि अन्तिम उत्पादनहरूमा निरन्तर प्रदर्शन भइरहेका छन्। पहिलो, उत्पादन संरचना डिजाइनको स्वतन्त्रताको सन्दर्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण फाइदा यो हो कि यसले सीधा वर्कपीसको जटिल संरचनाहरू निर्माण गर्न सक्छ। अर्को, मोल्डिङ वस्तुको सामग्री चयनको सन्दर्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिले विभिन्न प्रकारका सामग्रीहरू छाप्न सक्छ, जसमा धातु, सिरेमिक, पोलिमर सामाग्री, आदि। निर्माण प्रक्रियाको सन्दर्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीमा उच्च स्तरको लचिलोपन र वास्तविक आवश्यकता अनुसार निर्माण प्रक्रिया र मापदण्डहरू समायोजन गर्न सक्नुहुन्छ।

अर्धन्डोक्टर उद्योग

सेमीकन्डक्टर उद्योगले आधुनिक विज्ञान र प्रविधि र अर्थव्यवस्थामा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, र यसको महत्त्व धेरै पक्षहरूमा प्रतिबिम्बित हुन्छ। सेमीकन्डक्टरहरू सानो सर्किटहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ, जसले उपकरणहरूलाई जटिल कम्प्युटिङ र डाटा प्रोसेसिङ कार्यहरू गर्न सक्षम गर्दछ। र विश्वव्यापी अर्थतन्त्रको महत्त्वपूर्ण स्तम्भको रूपमा, सेमीकन्डक्टर उद्योगले धेरै देशहरूको लागि ठूलो संख्यामा रोजगारी र आर्थिक लाभहरू प्रदान गर्दछ। यसले इलेक्ट्रोनिक्स उत्पादन उद्योगको विकासलाई प्रत्यक्ष रूपमा मात्र प्रवर्द्धन गरेको छैन, तर सफ्टवेयर विकास र हार्डवेयर डिजाइन जस्ता उद्योगहरूको विकासमा पनि नेतृत्व गरेको छ। साथै, सैन्य र रक्षा क्षेत्रमा,अर्धन्डुड्रक्टर टेक्नोलोजीसञ्चार प्रणाली, भड्डीहरू, र उपग्रह नेभिगेन्स जस्ता कुञ्जी उपकरणहरूको लागि महत्वपूर्ण छ। राष्ट्रिय सुरक्षा र सैन्य सुविधाहरू सुनिश्चित गर्दै।

चार्ट २ "१४ औं पञ्चवर्षीय योजना" (अंश) [३]

तसर्थ, वर्तमान सेमिडीन्डरकक्टर उद्योगलाई राष्ट्रिय प्रतिस्पर्धाको महत्वपूर्ण प्रतीक भएको छ, र सबै देशहरू सक्रिय रूपमा विकसित छन्। मेरो देशको "1th औं पाँच बर्षको योजना" अर्धविका उद्योग उद्योगका "विभिन्न कुञ्जी" बिभिन्न "बोरहरू" समर्थनमा ध्यान केन्द्रित गर्न प्रस्ताव गर्दछ, मुख्य उपकरण, कुञ्जी उपकरणहरू, तेस्रो-पुस्ता उपकरण, कुञ्जी उपकरणहरू, मुख्य क्षेत्रहरू।

चार्ट Ch अर्ध मन्की चिप प्रोसेसिंग प्रक्रिया []]

अर्ध मंडक चिप्सको उत्पादन प्रक्रिया अत्यन्त जटिल छ। चित्र in मा देखाइए जस्तै यसले मुख्यतया निम्न कुञ्जी चरणहरू समावेश गर्दछ:वेफर तयारीलिथोग्राफी,हेक्, पातलो फिल्म जम्मा, आयन इम्प्लेन्टेसन, र प्याकेजिंग परीक्षण। प्रत्येक प्रक्रियालाई कडा नियन्त्रण र सटीक मापन आवश्यक पर्दछ। कुनै पनि लिंकमा समस्याहरूले चिप वा प्रदर्शन गिरावटलाई क्षति निम्त्याउन सक्छ। तसर्थ, सेनीन्डुन्डक्टिक निर्माणले उपकरण, प्रक्रिया र कर्मचारीहरूको लागि धेरै उच्च आवश्यकताहरू छन्।

यद्यपि परम्परागत अर्धचालक निर्माणले ठूलो सफलता हासिल गरेको छ, त्यहाँ अझै पनि केही सीमितताहरू छन्: पहिलो, अर्धचालक चिपहरू अत्यधिक एकीकृत र लघुकरण गरिएका छन्। मूरको कानून (चित्र 4) को निरन्तरता संग, अर्धचालक चिप्स को एकीकरण बढ्दै जान्छ, कम्पोनेन्ट को आकार संकुचित गर्न जारी छ, र निर्माण प्रक्रिया को अत्यधिक उच्च परिशुद्धता र स्थिरता सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ।

चित्र ४ (क) समयसँगै चिपमा ट्रान्जिस्टरको संख्या बढ्दै जान्छ; (b) चिपको आकार संकुचित हुन जारी छ [५]

थप रूपमा, अर्धन्डोतिक निर्माण प्रक्रियाको जटिलता र लागत नियन्त्रण। अर्धोन्डरकय निर्माण प्रक्रिया जटिल र शुद्ध उपकरणहरूमा निर्भर छ, र प्रत्येक लिंक सही रूपमा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। उच्च उपकरण लागत, सामग्री लागत र आर & D लागतले सेम्मोन्डुनिकल उत्पादनहरू उच्च बनाउँदछ। त्यसकारण, उत्पाद उत्पादन सुनिश्चित गर्दा लागतहरू पत्ता लगाउन र लागत कम गर्न जारी राख्नु आवश्यक छ।

एकै साथ सेमनीतिकर्ताका निर्माण उद्योगले मागलाई छिटो प्रतिक्रिया दिन आवश्यक छ। बजार मांग मा द्रुत परिवर्तन संग। परम्परागत निर्माण मोडेलमा लामो चक्र र खराब लचिलोपनका समस्याहरू छन्, जसले बजारको द्रुत पुनरावृत्ति उत्पादनहरू पूरा गर्न गाह्रो बनाउँछ। त्यसकारण, अधिक कुशल र लचिलो उत्पादन विधि पनि अर्धवार्ता उद्योगको विकास दिशा पनि बनेको छ।

को आवेदनथ्रीडी प्रिन्टिङअर्धन्डोतिक उद्योग मा

अर्धवान्डुनिक क्षेत्रहरूमा, 3D मुद्रण टेक्नोलोजीले पनि यसको आवेदन प्रदर्शन गरेको छ।

पहिलो, थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीमा संरचनात्मक डिजाइनमा उच्च स्तरको स्वतन्त्रता छ र यसले "एकीकृत" मोल्डिङ हासिल गर्न सक्छ, जसको अर्थ थप परिष्कृत र जटिल संरचनाहरू डिजाइन गर्न सकिन्छ। चित्र 5 (a), 3D प्रणालीले कृत्रिम सहायक डिजाइन मार्फत आन्तरिक तातो अपव्यय संरचनालाई अनुकूलन गर्दछ, वेफर चरणको थर्मल स्थिरता सुधार गर्दछ, वेफरको थर्मल स्थिरता समय घटाउँछ, र चिप उत्पादनको उपज र दक्षता सुधार गर्दछ। लिथोग्राफी मेसिन भित्र पनि जटिल पाइपलाइनहरू छन्। थ्रीडी प्रिन्टिङको माध्यमबाट, पाइपलाइनको प्रयोगलाई कम गर्न र पाइपलाइनमा ग्यास प्रवाहलाई अनुकूलन गर्न जटिल पाइपलाइन संरचनाहरूलाई "एकीकृत" गर्न सकिन्छ, जसले गर्दा मेकानिकल हस्तक्षेप र कम्पनको नकारात्मक प्रभावलाई कम गर्न र चिप प्रशोधन प्रक्रियाको स्थिरता सुधार गर्न सकिन्छ।

चित्र 5 3D प्रणालीले prieshग्राफी मेसिन वेफर चरण गठन गर्न 3D प्रिन्टिंग प्रयोग गर्दछ; (b) witiflott पाइपलाइन []]

भौतिक चयन को मामला मा, 3D मुद्रण टेक्नोलोजी प्रविधि को लागी सामग्रीहरु लाई महसुस गर्न सक्छ कि परम्परागत प्रसंस्करण विधि द्वारा फारम गर्न गाह्रो छ। सिलिकन कार्बइड सामग्रीमा उच्च कठोरता र उच्च पग्लि it बिन्दु हुन्छ। परम्परागत प्रशोधन विधिहरू फारम बनाउन र लामो उत्पादन चक्र छ। जटिल संरचनाहरूको गठन मोल्ड सहायता गरिएको प्रशोधनको लागि आवश्यक छ। Sublimet 3D ले एक स्वतन्त्र दोहोरो-नोबस्टर UPS UP-250 लाई विकास गरेको छ र सिलिकन क्रिस्टल क्रिस्टल डु boats ्गा तयार गर्दछ। प्रतिक्रिया पाउने पछि, उत्पाद घनत्व 2.95.02g / सेमी as हो।

चित्र 6सिलिकन कार्बइड क्रिस्टल डु boat ्गा[७]

चित्र 7 (a) 3D सह-मुद्रण उपकरण; (b) पराबैंगनी प्रकाश त्रि-आयामी संरचनाहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ, र लेजर चाँदीको न्यानो कणहरू उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिन्छ; (c) थ्रीडी सह-मुद्रण इलेक्ट्रोनिक अवयवहरूको सिद्धान्त[8]

परम्परागत इलेक्ट्रोनिक उत्पादन प्रक्रिया जटिल छ, र कच्चा माल देखि समाप्त उत्पादनहरु सम्म धेरै प्रक्रिया चरणहरु आवश्यक छ। जिओ एट अल। 3D को-प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी प्रयोग गरी छनोट गरी शरीर संरचनाहरू निर्माण गर्न वा 3D इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू निर्माण गर्न फ्री-फार्म सतहहरूमा प्रवाहकीय धातुहरू इम्बेड गर्नुहोस्। यो टेक्नोलोजीमा केवल एउटा मुद्रण सामग्री समावेश छ, जुन UV क्युरिङ मार्फत पोलिमर संरचनाहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, वा लेजर स्क्यानिङको माध्यमबाट फोटोसेन्सिटिभ रेजिनहरूमा धातु पूर्ववर्तीहरू सक्रिय गर्नका लागि प्रवाहकीय सर्किटहरू बनाउन नानो-मेटल कणहरू उत्पादन गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, परिणामस्वरूप प्रवाहकीय सर्किटले लगभग 6.12µΩm जति कम उत्कृष्ट प्रतिरोधात्मकता प्रदर्शन गर्दछ। सामाग्री सूत्र र प्रशोधन मापदण्डहरू समायोजन गरेर, प्रतिरोधात्मकतालाई 10-6 र 10Ωm बीचमा थप नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। यो देख्न सकिन्छ कि थ्रीडी सह-प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीले परम्परागत निर्माणमा बहु-सामग्री निक्षेपको चुनौती समाधान गर्छ र थ्रीडी इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरू निर्माणको लागि नयाँ मार्ग खोल्छ।

चिप प्याकेजिङ्ग अर्धचालक निर्माण मा एक प्रमुख लिङ्क हो। परम्परागत प्याकेजिङ प्रविधिमा जटिल प्रक्रिया, थर्मल व्यवस्थापनको विफलता, र सामग्रीहरू बीचको थर्मल विस्तार गुणांकको बेमेलको कारणले गर्दा तनाव जस्ता समस्याहरू छन्, जसले प्याकेजिङ विफलता निम्त्याउँछ। थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीले उत्पादन प्रक्रियालाई सरल बनाउन सक्छ र प्याकेजिङ संरचनालाई सीधा प्रिन्ट गरेर लागत घटाउन सक्छ। फेंग एट अल। [९] तयारी चरण परिवर्तन इलेक्ट्रोनिक प्याकेजिङ्ग सामग्री र तिनीहरूलाई चिप्स र सर्किट प्याकेज गर्न 3D मुद्रण प्रविधि संग संयुक्त। फेंग एट अल द्वारा तयार गरिएको चरण परिवर्तन इलेक्ट्रोनिक प्याकेजिङ्ग सामग्री। 145.6 J/g को उच्च अव्यक्त ताप छ र 130 डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा महत्त्वपूर्ण थर्मल स्थिरता छ। परम्परागत इलेक्ट्रोनिक प्याकेजिङ्ग सामग्रीको तुलनामा, यसको शीतलन प्रभाव 13 डिग्री सेल्सियस पुग्न सक्छ।

चित्र 8 थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी प्रयोग गर्ने योजनाबद्ध रेखाचित्र फेज परिवर्तन इलेक्ट्रोनिक सामग्रीको साथ सर्किटहरू सही रूपमा इनक्याप्सुलेट गर्न; (b) बाँयामा एलईडी चिप फेज परिवर्तन इलेक्ट्रोनिक प्याकेजिङ्ग सामग्रीको साथ इनक्याप्सुलेटेड गरिएको छ, र दायाँमा एलईडी चिप इन्क्याप्सुलेटेड गरिएको छैन; (c) इन्क्याप्सुलेशन सहित र बिना LED चिप्सको इन्फ्रारेड छविहरू; (d) समान शक्ति र विभिन्न प्याकेजिङ सामग्री अन्तर्गत तापमान वक्र; (e) एलईडी चिप प्याकेजिङ रेखाचित्र बिना जटिल सर्किट; (f) चरण परिवर्तन इलेक्ट्रोनिक प्याकेजिङ्ग सामग्रीको गर्मी अपव्ययको योजनाबद्ध रेखाचित्र [९]

अर्धचालक उद्योगमा थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिका चुनौतीहरू

यद्यपि थ्रीडी प्रिन्टिंग टेक्नोलोजीले ठूलो सम्भाव्यता देखाइएको छअर्धन्डोक्टर उद्योग। तर, अझै धेरै चुनौतीहरू छन् ।

मोल्डिङ शुद्धताको सन्दर्भमा, हालको 3D मुद्रण प्रविधिले 20μm को शुद्धता हासिल गर्न सक्छ, तर अर्धचालक निर्माणको उच्च स्तरहरू पूरा गर्न अझै गाह्रो छ। सामग्री छनोटको सन्दर्भमा, यद्यपि थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिले विभिन्न प्रकारका सामग्रीहरू बनाउन सक्छ, विशेष गुणहरू (सिलिकन कार्बाइड, सिलिकन नाइट्राइड, आदि) भएका केही सामग्रीहरूको मोल्डिङ कठिनाइ अझै पनि अपेक्षाकृत उच्च छ। उत्पादन लागतको सन्दर्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङले सानो ब्याच अनुकूलित उत्पादनमा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ, तर यसको उत्पादन गति ठूलो मात्रामा उत्पादनमा अपेक्षाकृत ढिलो छ, र उपकरण लागत उच्च छ, जसले ठूलो मात्रामा उत्पादनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न गाह्रो बनाउँछ। । प्राविधिक रूपमा, यद्यपि थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिले निश्चित विकास परिणामहरू हासिल गरेको छ, यो अझै पनि केही क्षेत्रहरूमा उदीयमान प्रविधि हो र यसको स्थिरता र विश्वसनीयता सुधार गर्न थप अनुसन्धान र विकास र सुधार आवश्यक छ।