Yarı iletken endüstrisinde yüksek hassasiyet ve yüksek güvenilirlik gereklilikleri göz önüne alındığında, granit temel malzemelerden biri olmasına rağmen, özellikleri bazı sınırlamalar da getirmektedir. Pratik uygulamalardaki başlıca dezavantajları ve zorlukları şunlardır:
Birincisi, malzeme oldukça kırılgan ve işlenmesi zor
Çatlama riski: Granit, özünde doğal mikro çatlaklar ve mineral parçacık sınırları içeren doğal bir taştır ve tipik olarak kırılgan bir malzemedir. Ultra hassas işlemede (örneğin nano ölçekli taşlama ve karmaşık kavisli yüzey işleme), kuvvet eşitsizse veya işleme parametreleri uygun değilse, kırılma ve mikro çatlak yayılması gibi sorunlar ortaya çıkabilir ve bu da iş parçasının sıyrılmasına yol açabilir.
Düşük işleme verimliliği: Gevrek kırılmayı önlemek için, elmas taşlama diskleriyle düşük hızlı taşlama ve manyetoreolojik parlatma gibi özel işlemler gereklidir. İşleme döngüsü, metal malzemelere göre %30 ila %50 daha uzundur ve ekipman yatırım maliyeti yüksektir (örneğin, beş eksenli bağlantılı bir işleme merkezinin fiyatı 10 milyon yuanı aşmaktadır).
Karmaşık yapı sınırlamaları: Döküm, dövme ve diğer işlemlerle içi boş hafif yapılar üretmek zordur. Çoğunlukla plaka ve taban gibi basit geometrik şekillerde kullanılır ve düzensiz destekler veya dahili boru hattı entegrasyonu gerektiren ekipmanlarda kullanımı sınırlıdır.
İkincisi, yüksek yoğunluk ekipman üzerinde ağır yüke neden olur
Kullanımı ve montajı zordur: Granitin yoğunluğu yaklaşık 2,6-3,0 g/cm³'tür ve ağırlığı, aynı hacimdeki dökme demirin 1,5-2 katıdır. Örneğin, bir fotolitografi makinesi için granit tabanın ağırlığı 5 ila 10 tona ulaşabilir, bu da özel kaldırma ekipmanları ve darbeye dayanıklı temeller gerektirir ve bu da fabrika inşaatı ve ekipman yerleştirme maliyetlerini artırır.
Dinamik tepki gecikmesi: Yüksek atalet, ekipmanın hareketli parçalarının (örneğin, gofret transfer robotları) ivmelenmesini sınırlar. Hızlı başlatma ve durdurma gerektiren senaryolarda (örneğin, yüksek hızlı muayene ekipmanı), üretim ritmini etkileyebilir ve verimliliği düşürebilir.
Üçüncüsü, onarım ve yinelemenin maliyeti yüksektir
Kusurların onarımı zordur: Kullanım sırasında yüzey aşınması veya çarpışma hasarı meydana gelirse, profesyonel taşlama ekipmanlarıyla onarım için fabrikaya geri gönderilmesi gerekir ve bu ekipmanlar sahada hızlı bir şekilde işlenemez. Buna karşılık, metal bileşenler nokta kaynağı ve lazer kaplama gibi yöntemlerle anında onarılabilir ve bu da daha kısa arıza süresi sağlar.
Tasarım yineleme döngüsü uzundur: Doğal granit damarlarındaki farklılıklar, farklı partilerin malzeme özelliklerinde (ısıl genleşme katsayısı ve sönümleme oranı gibi) küçük dalgalanmalara neden olabilir. Ekipman tasarımı değişirse, malzeme özelliklerinin yeniden eşleştirilmesi gerekir ve araştırma ve geliştirme doğrulama döngüsü nispeten uzundur.
IV. Sınırlı Kaynaklar ve Çevresel Zorluklar
Doğal taş yenilenemez: Yüksek kaliteli granit (yarı iletkenlerde kullanılan "Jinan Green" ve "Sesame Black" gibi) belirli damarlara dayanır, sınırlı rezervlere sahiptir ve madenciliği çevre koruma politikalarıyla kısıtlanmıştır. Yarı iletken endüstrisinin genişlemesiyle birlikte, istikrarsız hammadde tedariki riski ortaya çıkabilir.
İşleme kirliliği sorunları: Kesme ve taşlama işlemleri sırasında büyük miktarda granit tozu (silisyum dioksit içerir) üretilir. Doğru şekilde işlenmezse silikoza neden olabilir. Ayrıca, atık suyun deşarj edilmeden önce sedimantasyon yoluyla arıtılması gerekir; bu da çevre koruma yatırımlarını artırır.
Beş. Ortaya çıkan süreçlerle yetersiz uyumluluk
Vakum ortamının sınırlamaları: Bazı yarı iletken prosesleri (vakum kaplama ve elektron ışını litografisi gibi), ekipman içinde yüksek bir vakum durumunun korunmasını gerektirir. Ancak, granit yüzeyindeki mikro gözenekler gaz moleküllerini emebilir ve bu moleküller yavaşça salınarak vakum derecesinin kararlılığını etkileyebilir. Bu nedenle, ek yüzey yoğunlaştırma işlemi (reçine emdirme gibi) gereklidir.
Elektromanyetik uyumluluk sorunları: Granit yalıtkan bir malzemedir. Statik elektrik deşarjı veya elektromanyetik koruma gerektiren durumlarda (örneğin, gofret elektrostatik adsorpsiyon platformları), metal kaplamaların veya iletken filmlerin birleştirilmesi gerekir; bu da yapısal karmaşıklığı ve maliyeti artırır.
Sektör yanıt stratejisi
Yukarıda belirtilen eksikliklere rağmen, yarı iletken endüstrisi, teknolojik yeniliklerle granitin eksikliklerini kısmen telafi etmiştir:
Kompozit yapı tasarımı: Hem sertlik hem de hafiflik göz önünde bulundurularak "granit taban + metal çerçeve" kombinasyonunu benimser (örneğin, belirli bir fotolitografi makinesi üreticisi, granit tabana alüminyum alaşımlı petek yapısı yerleştirerek ağırlığı %40 oranında azaltır).
Yapay sentetik alternatif malzemeler: Granitin termal kararlılığını ve titreşim direncini simüle etmek ve aynı zamanda işleme esnekliğini artırmak için seramik matris kompozitler (silisyum karbür seramikler gibi) ve epoksi reçine esaslı yapay taşlar geliştirin.
Akıllı işleme teknolojisi: İşleme yolunu optimize etmek için yapay zeka algoritmaları, çatlak risklerini tahmin etmek için stres simülasyonu ve parametreleri gerçek zamanlı olarak ayarlamak için çevrimiçi algılamanın birleştirilmesiyle, işleme hurda oranı %5'ten %1'in altına düşürüldü.
Özet
Granitin yarı iletken endüstrisindeki eksiklikleri, esasen doğal malzeme özellikleri ile endüstriyel talepler arasındaki dengeden kaynaklanmaktadır. Teknolojinin ilerlemesi ve alternatif malzemelerin geliştirilmesiyle birlikte, uygulama senaryoları giderek "değiştirilemez temel referans bileşenlerine" (fotolitografi makineleri için hidrostatik kılavuz raylar ve ultra hassas ölçüm platformları gibi) doğru daralırken, kritik olmayan yapısal bileşenlerde giderek daha esnek mühendislik malzemelerine yer açabilir. Gelecekte, performans, maliyet ve sürdürülebilirlik arasında nasıl bir denge kurulacağı, endüstrinin araştırmaya devam edeceği bir konu olacaktır.
Gönderim zamanı: 24 Mayıs 2025