Aluminiumoxidkeramik – ein unverzichtbarer Schlüsselwerkstoff im Bereich der High-End-Präzisionsfertigung
Lithografiemaschinen waren in den letzten Jahren in aller Munde und erregten sowohl innerhalb als auch außerhalb der Branche große Aufmerksamkeit. Bei Lithografiemaschinen denkt man zunächst an Siliziumkarbid (SiC). Als Halbleitermaterial der dritten Generation hat sich Siliziumkarbid schnell zu einem der bekanntesten Materialien entwickelt.
In Wirklichkeit gibt es jedoch im Großanlagensystem der Lithografiemaschinen eine andere Art von Schlüsselmaterial, das im Stillen eine entscheidende Rolle spielt:AluminiumoxidkeramikWenn Siliziumkarbid ein neuer Partner im Halbleiterbereich ist, dann ist Aluminiumoxidkeramik zweifellos ein erfahrener Beitrag und das Rückgrat im Bereich der elektronischen Materialien. Dank ihrer hervorragenden Gesamtleistung ist Aluminiumoxidkeramik zu einem der bevorzugten Materialien für wichtige Strukturkomponenten in vielen hochpräzisen Geräten geworden.
❶Herstellungstechnologie der Schlüsselkomponenten
Die integrierte Schaltkreisindustrie (IC-Industrie) ist eine strategische Industrie, die die Volkswirtschaft, Politik und Verteidigungssicherheit betrifft. Neben fortschrittlichem Design und präziser Steuerungstechnologie wird die Entwicklung von Schlüsselgeräten für integrierte Schaltkreise auch durch die Herstellungstechnologie der Schlüsselkomponenten stark eingeschränkt, was den Lokalisierungsprozess fortschrittlicher Fertigungsgeräte für integrierte Schaltkreise erheblich beeinträchtigt.
❷Aluminiumoxidkeramiken werden häufig im Bereich hochwertiger Präzisionsinstrumente eingesetzt
Aluminiumoxidkeramiken besitzen einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe spezifische Steifigkeit, neigen nicht zur Verformung und haben einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine hohe thermische Stabilität. Als hervorragendes Konstruktionsmaterial finden sie breite Anwendung in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie, dem Maschinenbau, der Nuklearindustrie und der Mikroelektronik.
Da die Atombindung von Aluminiumoxidkeramiken jedoch hauptsächlich aus Ionenbindungen und einigen kovalenten Bindungen besteht, weisen sie eine extrem hohe Härte und erhebliche Sprödigkeit auf, was eine präzise Bearbeitung erschwert. Darüber hinaus hat Aluminiumoxid einen hohen Schmelzpunkt, was ein dichtes und endkonturnahes Sintern erschwert. Daher ist die Herstellung großer, komplex geformter, spezieller, hohler Strukturkomponenten aus Aluminiumoxid mit hoher Präzision eine große Herausforderung, was die breite Anwendung von Aluminiumoxidkeramiken bei der Herstellung hochwertiger Geräte wie integrierter Schaltkreise einschränkt.
❸Führungsschienen aus Aluminiumoxidkeramik tragen zur Erzielung von Bewegungspräzision und Langzeitstabilität bei
In Hochpräzisionsgeräten wie Lithografiemaschinen spielen Führungsschienen aus Aluminiumoxidkeramik eine entscheidende Rolle. Sie sind wichtige Grundkomponenten, die den Geräten ultrapräzise Bewegungen im Nanomaßstab mit hoher Geschwindigkeit, großem Hub und sechs Freiheitsgraden sowie Langzeitstabilität ermöglichen.
Erreichen Sie ultraschnelle und ultrastabile Bewegungen im Nanobereich
Der Werkstücktisch einer Lithografiemaschine muss sich mit einer Maske oder einem Wafer mit extrem hoher Beschleunigung und Geschwindigkeit bewegen und augenblicklich genau an einem Positionierungspunkt im Nanomaßstab anhalten.
Aluminiumoxidkeramiken haben einen hohen Elastizitätsmodul, was bedeutet, dass sie sich unter Belastung nur minimal verformen. Als Führungsschienen dienen sie als äußerst stabile Referenz für das gesamte Bewegungssystem, widerstehen kraftbedingten Verformungen durch Bewegungsbeschleunigung und gewährleisten die Geradlinigkeit und Ebenheit der Bewegungsbahn.
Bietet stabile thermomechanische Eigenschaften
Während des Betriebs einer Lithografiemaschine erzeugen Komponenten wie Motoren und Treiber Wärme, was zu leichten Schwankungen der Umgebungstemperatur führt. Die Wärmeausdehnung jedes Materials führt direkt zu Positionierungsfehlern. Im Vergleich zu den meisten Metallen (z. B. Aluminium für die Luft- und Raumfahrt) und Granit hat Aluminiumoxidkeramik einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies bedeutet, dass die Verformung von keramischen Führungsschienen bei gleichen Temperaturschwankungen deutlich geringer ist als bei Führungsschienen aus anderen Materialien, was eine stabilere und zuverlässigere thermomechanische Referenz für das gesamte Bewegungssystem darstellt.
Ausgezeichnete chemische und physikalische Stabilität
Aluminiumoxidkeramiken verfügen über eine hervorragende Vakuumleistung, Korrosionsbeständigkeit und gute Isoliereigenschaften, wodurch sie sich hervorragend für den Einsatz als isolierende Strukturkomponenten und Vakuumkammerteile in Halbleitern und optoelektronischen Geräten eignen und die langfristige Zuverlässigkeit der Geräte gewährleisten.