PEEK ў паўправадніковай прамысловасці

PEEK (поліэфірэтэркетон), як высокаэфектыўны спецыяльны інжынерны пластык, адыгрывае вырашальную ролю ў паўправадніковай прамысловасці дзякуючы сваёй устойлівасці да высокіх тэмператур, устойлівасці да хімічнай карозіі, нізкаму выдзяленню газаў (нізкая эксудацыя), высокай механічнай трываласці, добрай электраізаляцыі і магчымасці апрацоўкі. Яе асноўныя вобласці прымянення сканцэнтраваны на ключавых кампанентах абсталявання для вытворчасці паўправаднікоў, дакладных кампанентах у чыстым асяроддзі, а таксама ў працэсах упакоўкі і тэсціравання. Ніжэй падрабязна пра яго прымяненне на пэўных этапах працэсу:

Апрацаваныя дэталі PEEK

Ⅰ . Асноўныя прымянення ў вытворчасці паўправаднікоў

Абсталяванне для вытворчасці паўправаднікоў уключае некалькі дакладных працэсаў, такіх як фоталітаграфія, тручэнне, нанясенне тонкіх плёнак, хіміка-механічная паліроўка (CMP) і ачыстка. Абсталяванне павінна працаваць ва ўмовах моцнай карозіі, высокай чысціні, высокай/нізкай тэмпературы або ў вакууме. Поўная прадукцыйнасць PEEK робіць яго прыдатным для гэтых складаных умоў.

1. Апрацоўка пласцін і транспартныя кампаненты

Носьбіт для пласцін/касета: выкарыстоўваецца для захоўвання і транспарціроўкі пласцін, ён павінен супрацьстаяць карозіі ад ачышчальных раствораў (напрыклад, сумесі сернай кіслаты і перакісу вадароду) і плазменнага асяроддзя. Уласцівасці PEEK з нізкім утрыманнем газу прадухіляюць забруджванне паверхні пласціны, а яго цвёрдасць пераўзыходзіць звычайны пластык, што забяспечвае плоскасць пласціны.

Канчатковы эфектар робата: на аўтаматызаваных вытворчых лініях паўправаднікоў рабатызаваныя рукі павінны дакладна захопліваць пласціны. Нізкі каэфіцыент трэння, зносаўстойлівасць і стабільнасць памераў PEEK зніжаюць рызыку драпін на пласцінах; у некаторых прыкладаннях для павышэння калянасці выкарыстоўваецца арматура з вугляроднага валакна (CF/PEEK).

2. Абсталяванне для хіміка-механічнай паліроўкі (CMP).

CMP з'яўляецца ключавым працэсам планарызацыі пласцін, які патрабуе выкарыстання моцных кіслотных/шчолачных паліравальных завісяў, якія змяшчаюць нанаабразівы (напрыклад, абразівы SiO₂ + аміяк/перакіс вадароду). PEEK звычайна выкарыстоўваецца ў:

Стопорныя кольцы: выкарыстоўваюцца для мацавання паліравальнай накладкі і прадухілення зрушэння пласціны. Яны павінны быць устойлівымі да карозіі і ізаляцыі. Доўгатэрміновая тэмпературная ўстойлівасць PEEK (250 ℃) дазваляе яму вытрымліваць лакальнае вылучэнне цяпла падчас працэсу паліроўкі.

Камодныя кампаненты: выкарыстоўваюцца для аздаблення паверхні паліравальнай накладкі. Хімічная ўстойлівасць PEEK абараняе ад каразійнага ўздзеяння паліравальных вадкасцей.

3. Абсталяванне для вільготнага тручэння і ачысткі

У працэсе мокрага тручэння пласціны неабходна апускаць у моцна каразійныя растворы (напрыклад, HF, HNO₃, KOH). Элементы абсталявання (трубы, вентылі, помпы, фарсункі) павінны быць хімічна ўстойлівымі і мець нізкую вымывальнасць. Перавагі PEEK перад традыцыйнымі металамі або фтарапластам (напрыклад, PTFE):

Больш высокая механічная трываласць, чым ПТФЭ (трываласць на разрыў прыкладна 90-100 МПа супраць 20-30 МПа ў ПТФЭ), менш схільны да дэфармацыі;

Лепшая ўстойлівасць да высокага ціску (можа вытрымліваць ціск у некалькі мегапаскалей), падыходзіць для сістэм прамывання пад высокім ціскам;

Гладкая паверхня (каэфіцыент трэння 0,1-0,3), памяншаючы адсорбцыю часціц і паляпшаючы чысціню.

4. Кампаненты вакуумнага і плазменнага асяроддзя

У паўправадніковых вакуумных камерах (напрыклад, абсталяванне PVD і CVD) матэрыялы павінны мець нізкае вылучэнне газаў, каб пазбегнуць забруджвання вакуумнага асяроддзя. Агульная хуткасць выдзялення газу (TML) PEEK звычайна складае <1%, значна ніжэй, чым у звычайных пластмас, што робіць яго прыдатным для:

Аконныя рамы для прагляду вакуумнай камеры: замена металу для памяншэння вагі, пазбягаючы забруджвання іёнамі металу; Краёвыя ўпоры электрастатычнага патрона (ESC): фіксацыя пласцін і ізаляцыя іх ад плазмы; Устойлівасць PEEK да плазменнай бамбардзіроўцы (радыяцыйная ўстойлівасць) пераўзыходзіць большасць палімераў;

Корпусы датчыкаў: абарона датчыкаў ціску/тэмпературы ў вакуумных асяроддзях; нізкія характарыстыкі газаўтварэння забяспечваюць дакладнасць вымярэнняў.

Часткі PEEK

Ⅱ . Ушчыльненне і злучэнне кампанентаў

Ўшчыльняльнікі (ушчыльняльныя кольцы, пракладкі) і раздымы ў паўправадніковым абсталяванні павінны адначасова адпавядаць патрабаванням хімічнай устойлівасці, устойлівасці да высокіх тэмператур і нізкай эксудацыі:

Ушчыльнення: ПЭЭК можна камбінаваць з перфторэластамернай (FFKM) гумай або выкарыстоўваць непасрэдна ў якасці статычных ушчыльненняў (напрыклад, фланцавых пракладак), замяняючы традыцыйную гуму (якая схільная да набракання і старэння) у моцна агрэсіўных вадкасцях або пры высокай тэмпературы (вышэй за 200°C).

Электрычныя раздымы: высокая ізаляцыя PEEK (удзельнае аб'ёмнае супраціўленне > 10¹⁶ Ω·см) і супраціўленне дузе робяць яго прыдатным для злучальнікаў, якія выкарыстоўваюцца ў высокачашчыннай перадачы сігналу (напрыклад, радыёчастотныя тэставыя інтэрфейсы), каб прадухіліць згасанне сігналу.

Ⅲ. Этапы ўпакоўкі і тэсціравання

Упакоўка паўправаднікоў (напрыклад, мантаж чыпа, злучэнне) і тэставанне (напрыклад, платы зондаў) патрабуюць матэрыялаў, якія вытрымліваюць высокія тэмпературы паяння (вышэй за 260°C) і маюць нізкі ўзровень забруджвання:

Тэставыя разеткі: выкарыстоўваюцца для функцыянальнага тэставання чыпа. Тэрмастабільнасць PEEK (доўгатэрміновае выкарыстанне 250°C, кароткатэрміновае 300°C) дазваляе яму вытрымліваць шматразовыя ўстаўкі і выдаленні і старэнне пры высокай тэмпературы. Даданне токаправодных напаўняльнікаў (напрыклад, вугляроднага валакна/графіту) забяспечвае абарону ад электрастатычнага разраду (ESD), прадухіляючы электрастатычную паломку чыпа.

Дапаможныя прылады вядучай рамы: у некаторых прасунутых пакетах (напрыклад, разводныя) PEEK можна выкарыстоўваць як прыстасаванне для часовага ўтрымання чыпа. Яго нізкія характарыстыкі газаўтварэння прадухіляюць забруджванне клеем.

Аркуш агляду AHD

Ⅳ.Рэзюмэ

Перавагі ядра пластыкавага ліста PEEK супадаюць з патрабаваннямі да паўправаднікоў.

Паўправадніковая прамысловасць прад'яўляе надзвычай высокія патрабаванні да чысціні матэрыялу (нізкая колькасць ападкаў), хімічнай устойлівасці (ўстойлівасць да карозіі) і надзейнасці (доўгі тэрмін службы). PEEK становіцца ключавым выбарам дзякуючы наступным характарыстыкам:

Нізкае вылучэнне газу: прадухіляе забруджванне пласцін і павышае ўраджайнасць;

Адаптыўнасць у шырокім дыяпазоне тэмператур: падтрымлівае стабільную працу ад -50 ℃ да 300 ℃;

Хімічная ўстойлівасць: Устойлівы да моцных кіслот, моцных шчолачаў, арганічных растваральнікаў і плазмы;

Прэцызійная апрацоўка: можна ліць пад ціскам і апрацоўваць складаныя структуры (напрыклад, мікраканалы).

Па меры скарачэння паўправадніковых тэхналагічных вузлоў патрабаванні да чысціні і дакладнасці матэрыялаў яшчэ больш растуць. PEEK і яго мадыфікаваныя прадукты заменяць традыцыйныя металы або пластмасы ў больш сучасным абсталяванні, стаўшы ключавым базавым матэрыялам у вытворчасці паўправаднікоў.

Поліэфірэтэркетонны ліст AHD

Ⅴ. Асноўныя характарыстыкі PEEK

«Высокая прадукцыйнасць» PEEK вынікае з сінэргетычнага эфекту яго малекулярнай структуры і кристалличности. Вось яго асноўныя перавагі, якія адрозніваюць яго ад звычайнага пластыка:

1. Выдатная ўстойлівасць да высокіх тэмператур

Доўгатэрміновая рабочая тэмпература: ад -50 ℃ да 250 ℃ (бесперапыннае выкарыстанне); кароткатэрміновая талерантнасць да 300 ℃.

Тэмпература шклення (Tg): прыблізна 143 ℃ (неармаваны); Тэмпература плаўлення (Tm): Прыблізна 343 ℃ (яго паўкрышталічная прырода дазваляе падтрымліваць пэўную трываласць каля тэмпературы плаўлення).

Стабільнасць пры высокіх тэмпературах: нават пасля працяглага выкарыстання пры тэмпературы 250 ℃ механічныя ўласцівасці (напрыклад, трываласць і модуль) дэградуюць мінімальна, значна перавышаючы ўласцівасці звычайных інжынерных пластмас.

2. Выдатныя механічныя ўласцівасці

Высокая трываласць і высокая калянасць: чысты PEEK мае трываласць на разрыў прыблізна 90~100 МПа і модуль пругкасці 3,6 ГПа.

Устойлівасць да стомленасці: пры цыклічных нагрузках яго не так лёгка зламацца; яго даўгавечнасць у некалькі разоў больш, чым у металаў.

Устойлівасць да ізаляцыі: выдатныя самазмазвальныя ўласцівасці (каэфіцыент трэння 0,1~0,3), з надзвычай нізкай хуткасцю зносу пры трэнні аб метал.

3. Моцная ўстойлівасць да хімічнай карозіі

Устойлівы да большасці арганічных растваральнікаў (напрыклад, спіртоў, вуглевадародаў, кетонаў), слабых кіслот/асноў (напрыклад, салянай кіслаты, разбаўленых раствораў сернай кіслаты);

Раствараецца толькі ў моцных акісляльных кіслотах, такіх як канцэнтраваная серная кіслата і канцэнтраваная азотная кіслата (патрабуецца высокая тэмпература і ціск);

Выдатная ўстойлівасць да гідролізу (пераўзыходзіць поліэфірныя пластыкі, такія як ПЭТ), стабільная праца ў асяроддзі з высокай тэмпературай і вільготнасцю (напрыклад, пара пры 150 ℃).

4. Біясумяшчальнасць і бяспека

Адпавядае стандартам біябяспекі ISO 10993, без цытатаксічнасці, сенсібілізацыі або генатаксічнасці;

Модуль пругкасці (3,6 ГПа) блізкі да модуля пругкасці чалавечай косці (3~20 ГПа), што зніжае верагоднасць «экранавання ад напружання» (дэгенерацыі косткі, выкліканай празмерна высокім модулем у металічных імплантатаў) пасля імплантацыі;

Вытрымлівае высокую тэмпературу і стэрылізацыю пад высокім ціскам, падыходзіць для шматразовых хірургічных інструментаў.

5. Вогнеўстойлівасць

Дасягае рэйтынгу UL94 V-0 без дадання антыпірэнаў; вырабляе вельмі мала дыму падчас гарэння (малы дым, не таксічны), прыдатны для чыгуначнага транспарту і салонаў самалётаў.

Устойлівасць да радыяцыі: вытрымлівае 10⁹ Гр або вышэй гама-прамянёў або рэнтгенаўскіх прамянёў (звычайныя пластмасы становяцца далікатнымі пры 10⁶ Гр), прыдатныя для выкарыстання ў абсталяванні ядзернай прамысловасці або медыцынскіх радыётэрапеўтычных прыладах.

6. Добрая прадукцыйнасць апрацоўкі

Можа падвяргацца ліцця пад ціскам, экструзіі і механічнай апрацоўцы, падыходзіць для вытворчасці дэталяў складанай формы (напрыклад, інтэграваных медыцынскіх прыбораў і дакладных механічных дэталяў); Шырокі дыяпазон тэмператур апрацоўкі (360~400 ℃), але варта пазбягаць працяглых высокіх тэмператур, каб прадухіліць тэрмічную акісляльную дэградацыю (патрабуецца абарона ад інэртнага газу або хуткае астуджэнне).

Поліэфірэтэркетонавы ліст AHD PEEK