半導体加工に応用されるセミコレックスセラミック

テクノロジーの進歩に伴い、携帯電話、コンピューター、電気自動車、ロボットなどのスマート製品が人々の生活に組み込まれています。これらの製品には多数の半導体チップが搭載されており、チップの製造にはエッチング装置、リソグラフィー装置、イオン注入装置などの半導体装置が必要です。半導体デバイスを開けると、その構成部品のほとんどがセラミック部品であることがわかります。セラミック部品は、耐高温性、耐食性、高精度、高強度などの優れた特性を有しており、半導体装置の用途に適しています。半導体製造プロセスの主要コンポーネントであるセラミック部品の多くはウエハに直接接触するため、ウエハ表面温度の高精度制御や急速加熱・冷却が可能です。

半導体セラミック部品はアドバンスト セラミックスに属し、含まれるセラミック材料には通常、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化イットリウムが含まれます。セラミック製品の成形方法には、通常、乾式プレス、テープキャスティング、射出成形、熱間静水圧プレス、冷間静水圧プレス、スリップキャスティング、押出成形、熱間ダイカスト、ゲルキャスティング、および直接凝固鋳造が含まれます。

1. ドライプレス

ドライプレスは、半導体部品を製造するための一般的なプロセスです。主に、適切な粒度分布の造粒粉を金型のキャビティに流し込み、加圧ヘッドで圧力を加える工程です。加圧ヘッドが金型キャビティ内で移動し、粉末粒子に圧力を伝えて圧縮し、最終的に特定の形状と強度を備えたセラミックブランクを形成します。

2. キャスティング

鋳造は、単一プロセスで数十マイクロメートルからミリメートルの範囲の厚さのセラミックブランクを製造できる湿式成形技術です。粘度、分散性に優れたセラミックスラリーが鋳造機のスラリー溝から基板上に流れ出します。スラリーが広がり、表面張力により上面が滑らかなブランクが形成されます。ブランクは基板とともに乾燥チャンバーに送られます。溶媒が蒸発した後、有機バインダーがセラミック粒子間にネットワークを形成し、一定の強度と柔軟性を備えたブランクを作成します。乾燥したブランクは基材から剥がされ、後で使用するために丸められます。切断、スタンピング、ピアシングなどのさらなる加工とその後の焼成を経て、製品の製造プロセスが完了します。

3. 射出成形

射出成形は、セラミック部品を製造するための新しい技術です。その製造プロセスは主に、射出材料の準備、射出成形、脱脂、焼結の 4 段階で構成されます。これは、複雑な形状や特別な要件を持つ小型セラミック部品の製造に一般的に使用されます。

4.静水圧プレス

静水圧プレスには、熱間静水圧プレスと冷間静水圧プレスが含まれます。静水圧プレスはあらゆる方向から圧力を伝達できるため、シート材料の緻密化が保証されます。

1) 熱間静水圧プレス工程

この方法は、高温高圧下で原子の拡散を促進し、セラミック内の細孔を粒界またはワークピース表面に移動させ、それによって気孔率を低減または除去します。熱間静水圧プレスでは、薄肉のプレストレスト巻き取りユニットを使用するため、均一かつ急速な冷却が可能となり、自然冷却と比較して生産効率が大幅に向上します。

2) 冷間静水圧プレスプロセス

この方法では、室温またはわずかに高い温度（93℃未満）でセラミックまたは金属の粉末に100〜600 MPaの圧力を加えて「グリーンボディ」を取得し、その後最終強度まで焼結します。

5. スリップキャスティング

スリップキャスティングは、大規模なセラミック生産で一般的に使用される成形方法です。固形分が高く、流動性に優れたスラリーを多孔質の石膏型に注入します。多孔質金型の毛細管吸引により、水が金型の内壁によってスラリーから引き出され、金型の壁に沿って固化した未焼成体が形成されます。グリーンボディが一定の強度に達したら、型から外すことができます。

6. 押出成形

押出成形では、セラミック粉末、粘土または有機バインダー、水を混合し、混練、真空脱ガス、エージングを繰り返して、押出された素地に良好な可塑性と均一性を与えます。次に、押出スクリューまたはプランジャーの作用下で、押出機のノズルにあるダイを通して押出されて、所望の製品形状が得られます。

7. ホットプレス鋳造

ホットプレス鋳造は、パラフィンワックスを加熱すると溶け、冷却すると固まるという性質を主に利用しています。セラミック粉末と加熱パラフィンワックスを均一に混合して、流動性のスラリーを形成します。一定の圧力下でスラリーを金型に注入し、成形体を形成します。冷却して固化した後、グリーンボディは型から外され、取り除かれます。次に、グリーンボディをトリミングし、高温で脱脂し、最後に焼結して完成品を製造します。

8. ゲルキャスティング

ゲルキャスティングでは、セラミック粉末を有機物を含む溶液に分散させてハイソリッド懸濁液を調製します。次に、このサスペンションを特定の形状の金型に注入します。特定の触媒条件および温度条件下で、有機モノマーが重合してゲルを形成し、その場で懸濁液を凝固させ、乾燥させると、高強度のグリーンボディが得られます。

9. 直接凝固鋳造

直接凝固鋳造は、セラミックのネットサイズのコロイド構造を形成するための新しい方法です。この方法は、伝統的なセラミック技術と化学理論を組み合わせたもので、触媒または開始剤を使用して懸濁液に添加された有機モノマーの架橋を引き起こし、その場で凝固につながるネットワーク構造を形成します。

セミコレックスはさまざまな製品を提供していますセラミック部品。ご質問がある場合、または詳細が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。

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