Céramique d'alumine – Un matériau essentiel dans la fabrication de précision haut de gamme
Ces dernières années, les machines de lithographie ont fait fureur, attirant une attention considérable tant au sein de l'industrie qu'en dehors. Lorsqu'on parle de machines de lithographie, on pense d'abord au carbure de silicium (SiC). Matériau semi-conducteur de troisième génération, le carbure de silicium s'est rapidement imposé comme l'un des matériaux les plus en vogue.
Cependant, en réalité, au sein du système d’équipement à grande échelle des machines de lithographie, il existe un autre type de matériau clé qui joue discrètement un rôle crucial :céramiques d'alumineSi le carbure de silicium est un nouveau partenaire dans le domaine des semi-conducteurs, la céramique d'alumine est sans aucun doute un contributeur de longue date et un élément clé dans le domaine des matériaux électroniques. Grâce à ses excellentes performances globales, la céramique d'alumine est devenue l'un des matériaux privilégiés pour les composants structurels clés de nombreux dispositifs de haute précision.
❶Technologie de préparation des composants clés
L'industrie des circuits intégrés (IC) est un secteur stratégique qui touche à l'économie nationale, à la politique et à la sécurité de la défense. Outre la conception avancée et les technologies de contrôle de précision, le développement d'équipements clés pour les circuits intégrés est également fortement limité par la technologie de préparation des composants clés, ce qui affecte sérieusement le processus de localisation des équipements de fabrication de pointe pour les circuits intégrés.
❷Les céramiques d'alumine sont largement utilisées dans le domaine des instruments de précision haut de gamme
Les céramiques d'alumine présentent un module d'élasticité élevé et une rigidité spécifique, sont insensibles à la déformation et présentent un faible coefficient de dilatation thermique ainsi qu'une grande stabilité thermique. Excellent matériau de structure, elles sont largement utilisées dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la pétrochimie, la fabrication de machines, l'industrie nucléaire et la microélectronique.
Cependant, la liaison atomique des matériaux céramiques à base d'alumine étant principalement ionique et covalente, ils présentent une dureté extrêmement élevée et une fragilité importante, ce qui complique l'usinage de précision. De plus, son point de fusion élevé complique le frittage dense et quasi-définitif. Par conséquent, la préparation de composants structuraux creux spéciaux en alumine de grande taille et de formes complexes avec une grande précision est complexe, ce qui limite leur large application à la fabrication d'équipements haut de gamme tels que les circuits intégrés.
❸Les rails de guidage en céramique d'alumine contribuent à la précision du mouvement et à la stabilité à long terme
Dans les équipements d'ultra-précision tels que les machines de lithographie, les rails de guidage en céramique d'alumine jouent un rôle crucial. Ce sont des composants fondamentaux qui permettent à l'équipement d'atteindre des mouvements ultra-précis à l'échelle nanométrique, avec une vitesse élevée, une grande course et six degrés de liberté, ainsi qu'une stabilité à long terme.
Réaliser un mouvement à l'échelle nanométrique ultra-rapide et ultra-stable
L'étage de la pièce à usiner d'une machine de lithographie doit se déplacer avec un masque ou une plaquette à une accélération et une vitesse extrêmement élevées, et s'arrêter avec précision à un point de positionnement à l'échelle nanométrique en un instant.
Les céramiques d'alumine présentent un module d'élasticité élevé, ce qui signifie qu'elles subissent une déformation minimale sous charge. Utilisées comme rails de guidage, elles offrent une référence extrêmement stable à l'ensemble du système de mouvement, résistent aux déformations induites par l'accélération du mouvement et garantissent la rectitude et la planéité de la trajectoire.
Fournir des propriétés thermomécaniques stables
Lors du fonctionnement d'une machine de lithographie, des composants tels que les moteurs et les variateurs génèrent de la chaleur, ce qui entraîne de légères fluctuations de la température ambiante. La dilatation thermique de tout matériau entraîne directement des erreurs de positionnement. Comparées à la plupart des métaux (par exemple, l'aluminium aéronautique) et au granit, les céramiques d'alumine présentent un coefficient de dilatation thermique plus faible. Cela signifie que, sous les mêmes fluctuations de température, la déformation des rails de guidage en céramique est bien plus faible que celle des rails de guidage fabriqués dans d'autres matériaux, offrant ainsi une référence thermomécanique plus stable et plus fiable pour l'ensemble du système de mouvement.
Excellente stabilité chimique et physique
Les céramiques d'alumine possèdent d'excellentes performances sous vide, une résistance à la corrosion et de bonnes propriétés d'isolation, ce qui les rend parfaitement adaptées à une utilisation comme composants structurels isolants et pièces de chambre à vide dans les semi-conducteurs et les dispositifs optoélectroniques, et garantissent la fiabilité à long terme de l'équipement.