Аддитивное производство в цепочках поставок полупроводников

Эта статья воспроизводится в Справочнике технологии 3D-печати для обмена информацией и ресурсами и удаляется.

Как 3D-печать используется в высокотехнологичной полупроводниковой промышленности? Сообщение дает ответ.

В 2025 году литографический гигант ASML объявил о создании первой квалифицированной цепочки поставок полупроводниковых деталей для 3D-печати.

Это также означает, что 3D-печать в полупроводниковой промышленности больше не является «шоу». Подробное изучение процесса 3D-печати и типа материала, доступного в настоящее время для использования в полупроводниковой промышленности, можно охарактеризовать как разнообразные и представить примеры в этот период.

Производство холодных спреевых покрытий - Splash Target

Одним из ключевых материалов для изготовления полупроводниковых кристаллических кругов является брызговый материал-мишень, который, как сообщается, оказывает непосредственное влияние на массу мембраны по своей чистоте, плотности и однородности состава.

Расследование автора показало, что Chaozhuo Aviation заявила в 2025 году, что она использовала технологию 3D-печати холодным распылением для достижения целевого аддитивного производства и применила ее в области полупроводников, но глубину и широту применения все еще необходимо расширять.

Согласно отчету, мишень для распыления, изготовленная по этой технологии, имеет высокую чистоту, плотность, производительность и эффективность осаждения, материал плотный, почти бездефектный и имеет превосходные характеристики.

Керамическая 3D-печать – компоненты оборудования для производства полупроводников

Другим типом продукции, в производстве которой участвует 3D-печать, являются ключевые компоненты оборудования для производства полупроводников, такие как роботы-манипуляторы для обработки пластин, электростатические патроны, вакуумные присоски и т. д., а также внутренние материалы в камерах процесса осаждения из паровой фазы.

Эти компоненты используют технологическую керамику, такую как омовение, оксид алюминия и оксид кремния, которые имеют высокую механическую стабильность, электрическую изоляцию и устойчивость к химической коррозии, а также стабильность тепла.

В настоящее время 3D-печать этими видами материалов достигла уровня массового производства, особенно с использованием технологии 3D-печати керамики, основанной на светоотверждении.

Австрийская компания Lithoz, известная в области 3D-печати керамики, недавно продемонстрировала кейс с кольцами атомно-слоевого осаждения (ALD).

Кольцо для нанесения атомного слоя Lithoz Ceramic, напечатанное на 3D-принтере

Технология LCM, разработанная Lithoz, позволяет создавать сложные конструкции, которые ранее были недоступны, с гладкими поверхностями, нацеленными на важные детали и устраняющими необходимость в соединениях и сборке. Интегрируя несколько функций в один компонент и используя конструкции на основе аддитивного производства, можно не только снизить вес, но и повысить экономическую эффективность. Кроме того, благодаря стабильному управлению процессом процесс LCM обеспечивает надежное массовое производство.

Prodways предлагает два индивидуальных варианта для рынка полупроводников, позволяющие производителям оптимизировать производство тонких мелких деталей и крупных сложных деталей без ущерба для производительности или надежности.

Технология микро 3D-печати – изготовление сверхточных датчиков

Зонды в полупроводниковой промышленности являются основными компонентами, которые соединяют микросхемы/пластины и испытательное оборудование для передачи сигналов, а также играют важную роль в контроле качества полупроводниковой продукции.

Из-за небольшого размера полупроводниковых изделий, особенно очень маленьких размеров чипов, размер зонда должен достигать микронного уровня. Это высокотехнологичный прецизионный электронный компонент с высокими технологиями производства.

Автор заметил, что изготовлением этой высокоточной детали занимается швейцарская компания Exaddon, специализирующаяся на 3D-печати микрометаллических деталей. В нем говорится, что в настоящее время трудно достичь шага ниже 40 мкм при тестировании зондов. Технология микро-3D-печати Exaddon решает эти проблемы. Он хорошо подходит для изготовления независимых конструкций с высоким соотношением сторон и позволяет изготавливать высококачественные металлические детали размером менее 20 мкм.

Технология микро-3D-печати Exaddon создает зонды

Компания продемонстрировала тестовую матрицу MicroLED, используя технологию 3D-печати для печати непосредственно на предварительно нанесенных дорожках с шагом менее 20 мкм. Демонстрационный массив состоит из 128 зондов с минимальным шагом 18,5 мкм по оси X, 9,5 мкм по оси Y и ±2 мкм по оси Z. Массив датчиков Exaddon примерно на 10% превышает размер массивов датчиков других компаний, что делает тестеры MicroLED в 64 раза более эффективными.

Изображение оптической микроскопии массива датчиков Exaddon128, напечатанное в 3D непосредственно на контактной площадке.

Лазерная 3D-печать

Высокоточное изготовление компонентов полупроводниковой техники

Точность и надежность полупроводникового оборудования напрямую влияют на эффективность и производительность процесса производства полупроводников. Сегодня лазерная 3D-печать методом плавления порошкового слоя имеет наибольшее применение в полупроводниковой промышленности благодаря своим преимуществам, заключающимся в высокой точности, интеграции и изготовлении сложной структуры. Комплексная программа аудита и сертификации квалификации, разработанная ASML для поставщиков 3D-печати, также ориентирована на этот тип процесса 3D-печати.

Этапы пластин являются важнейшими компонентами в производстве полупроводников, и благодаря проектированию для аддитивного производства внутренние каналы охлаждения и поверхностные структуры могут быть оптимизированы для значительного улучшения температуры поверхности и температурных градиентов при одновременном уменьшении постоянных времени. Благодаря уникальной конструкции, которая может быть достигнута только с помощью аддитивного производства, тепло может эффективно рассеиваться; Структурная оптимизация повышает надежность, повышает пропускную способность и точность системы, а также повышает общую производительность.

3D Systems 3D-печатные компоненты терморегулирования пластинчатого этапа

3D Systems выпустила 3D-печатную деталь для управления температурой полупроводниковой пластины, подчеркнув огромный потенциал этой технологии. Он имеет симметричную радиально расположенную длинную полосчатую структуру, которая расходится наружу от центра, образуя форму, похожую на лопасть вентилятора. По поверхности распределено множество решеток и ребер разного размера. Общая конструкция является точной, а интегрированное производство достигается за счет 3D-печати, которую можно использовать для эффективного рассеивания тепла.

Еще одним применением, продемонстрированным компанией, была насадка для душа, используемая для равномерного нанесения материалов при производстве полупроводников. Пористая структура и температурная стабильность сопла являются важными факторами, определяющими однородность осаждения. Технология 3D-печати LPBF позволяет контролировать геометрию наплавленных нецилиндрических сопел, более сложные каналы охлаждения для отвода тепла и усиленные компоненты для предотвращения утечек. Тысячи маленьких отверстий изготавливаются с помощью 3D-печати, что практически не влияет на стоимость и время производства.

Сопло для нанесения 3D-печати 3D Systems

Для критически важных компонентов полупроводникового оборудования требуются материалы с превосходной коррозионной стойкостью, не влияющие на производительность или время безотказной работы системы. Автор заметил, что EOS выпустила на рынок коммерческий сплав чистого никеля NiCP с минимальной чистотой 99,0%. Внедрение этого материала меняет способ проектирования и производства компонентов производителями полупроводников, устраняя традиционные ограничения защитного покрытия и одновременно увеличивая срок службы компонентов.

КОНЕЦ

Потенциал применения технологии аддитивного производства в полупроводниковой промышленности огромен, а масштабы ее применения и типы процессов, как полагают, намного превосходят примеры и типы, перечисленные в этой статье.

Однако считается, что к качеству 3D-печатных деталей в этой отрасли предъявляются чрезвычайно высокие требования. Команда QAM ASML выполнила оценку видов отказов для конкретного процесса аддитивного производства, потребовав от поставщиков уточнить определения рисков на основе мнения экспертов. Его основная цель — сократить переменные процесса, влияющие на повторяемость результатов процесса, и установить эталон для стандартизированного аддитивного производства в отраслях с высоким уровнем риска, таких как производство полупроводников.