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1.1定義
精密陶瓷(fine ceramics)是指用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(jī)非金屬材料。又稱高級(jí)陶瓷、先進(jìn)陶瓷(advanced ceramics)
1.2分類
陶瓷材料主要分為傳統(tǒng)陶瓷材料和新型陶瓷材料。新型陶瓷材料主要以高純、超細(xì)人工合成的無機(jī)化合物為原料,采用精密控制工藝燒結(jié)而制成,其成分主要為氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。而根據(jù)其用途分類,特種陶瓷材料可分為結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、功能陶瓷。
通常半導(dǎo)體、平面顯示器(Flat Panel Display,F(xiàn)PD)等領(lǐng)域用到的陶瓷材料為結(jié)構(gòu)陶瓷材料,結(jié)構(gòu)陶瓷材料主要有以下幾類:
氧化物類型:Al2O3, ZrO2, Y2O3等
非氧化物類型:SiC, Si3N4, AlN, BN等
常用的主要是Al2O3, ZrO2, SiC, Si3N4, BN這幾種。
【陶瓷加工】
1.3 精密陶瓷的特性
優(yōu)良的耐熱性、耐磨性、耐化學(xué)性、耐蝕性
優(yōu)良的電絕緣及耐電強(qiáng)度
低斷裂韌性及抗沖擊性
由于其高導(dǎo)熱性、耐等離子體侵蝕等特性,被廣泛用于許多領(lǐng)域。
【深圳精密陶瓷】
1.4 精密陶瓷的應(yīng)用
以上提到的幾種主要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料主要用于以下3個(gè)方面:
用于半導(dǎo)體及LCD生產(chǎn)過程中的絕緣及耐蝕性部件,如化學(xué)氣相沉積(英語:chemical vapor deposition,簡(jiǎn)稱CVD)制程中的AlN噴嘴、原子層沉積制程中的SiC基座、干蝕刻制程中的SiC邊緣環(huán)、干蝕刻工藝中的capture ring、CVD制程中的collar ring/cover ring/moer ring、SiC DC plug等
用于汽車業(yè)制造過程中耐熱及抗沖擊性的部件;
用于OLED和LED制造過程中耐化學(xué)性和能導(dǎo)熱的部件。
【東莞精密陶瓷】
1.5精密陶瓷的製程
陶瓷的基本製程主要是由原料調(diào)整→成形→燒結(jié)→加工、組裝→檢查所構(gòu)
成,但為因應(yīng)產(chǎn)品特性的變動(dòng),製程需要和原料的特性搭配得非常適宜,才能獲
得所需的最終產(chǎn)品。原料的特性包含粒子直徑、粒子形狀、流動(dòng)與充填特性及化
學(xué)成份等主要變數(shù),這些變數(shù)都會(huì)直接影響陶瓷成形與燒結(jié)的過程及製品的特
性,因此充分掌握這些變數(shù),才能順利掌控整個(gè)製程。
【陶瓷工業(yè)】
2、主要產(chǎn)品
2.1 以氮化硅,碳化硅,氧化鋯陶瓷為主的精密材料陶瓷制品產(chǎn)量占世界總量的60%以上
2.2半導(dǎo)體及液晶顯示器加工設(shè)備用陶瓷產(chǎn)品分類:
a、晶圓制造設(shè)備用陶瓷產(chǎn)品
材料 | 產(chǎn)品名/描述 | 特點(diǎn) | 用途 |
Al2O3 | 拋光板 剛性高和耐化學(xué)性強(qiáng)可長(zhǎng)期使其表面不變形。 | 高剛度 耐磨性 耐化學(xué)性 | 晶圓拋光 |
SiC | 碳化硅(SiC)拋光板 拋光板具有較高的導(dǎo)熱性和較低的熱膨脹性。 | 導(dǎo)熱性強(qiáng) 熱膨脹低 高剛度 | |
Al2O3、SiC、Si3N4 | 拋光磨墊校正平臺(tái) 優(yōu)異的耐磨性,帶有光學(xué)微刺 | 使用壽命長(zhǎng)(耐磨)Hv=5000 | |
Al2O3、SiC | 搬運(yùn)臂 真空吸附夾具的類型;可使用各種涂層 | 耐溫性佳 | 晶圓運(yùn)輸 |
b、曝光機(jī)設(shè)備
材料 | 產(chǎn)品名/描述 | 特點(diǎn) | 用途 |
Al2O3 | 真空吸盤、集成凈水反光鏡、凈水零部件 運(yùn)輸行業(yè)用零部件具有高純度和優(yōu)異的耐化學(xué)性??芍瞥筛鞣N表面形狀,在各種操作條件下使用。 | 精度高 熱膨脹低 高比剛度 | 晶圓夾持、運(yùn)輸 |
Al2O3、SiC、Mg2Al4Si5O18 | 搬運(yùn)臂 真空吸附夾具的類型;可使用各種涂層 | 耐溫性佳 | 晶圓運(yùn)輸 |
c、蝕刻設(shè)備
材料 | 產(chǎn)品名/描述 | 特點(diǎn) | 用途 |
Y2O3、Al2O3 | 反等離子體材料 優(yōu)異的等離子體阻抗能延長(zhǎng)零部件的使用壽命。 | 等離子體阻抗 介電損耗低 | 制程腔體零部件 |
Al2O3 | 鐘形汽室、腔 高純度和優(yōu)異的等離子體阻抗可延長(zhǎng)零部件的使用壽命。 | 等離子體阻抗 電氣特性均勻 | 腔零部件 |
Al2O3、AlN | 靜電夾盤(ESC) 高純度、優(yōu)異的等離子體阻抗和防卡緊特性適合廣泛的溫度范圍。 | 等離子體阻抗 | 晶圓夾持 平面度校正 冷卻 |
Al2O3、SiC | 搬運(yùn)臂 真空吸附夾具的類型;可使用各種涂層 | 耐溫性佳 | 晶圓運(yùn)輸 |
d、沉積(化學(xué)氣相沉積/陰極真空噴鍍)
材料 | 產(chǎn)品名/描述 | 特點(diǎn) | 用途 |
Al2O3 | 鐘形汽室、腔 高純度和優(yōu)異的等離子體阻抗可延長(zhǎng)零部件的使用壽命。 | 等離子體阻抗 電氣特性均勻 | 腔零部件 |
Al2O3、AlN | 靜電夾盤(ESC) 高純度、優(yōu)異的等離子體阻抗和防卡緊特性適合廣泛的溫度范圍。 | 等離子體阻抗 | 晶圓夾持 平面度校正 冷卻 |
AlN | 加熱器 高純度、優(yōu)異的等離子體阻抗和熱均勻性 | 等離子體阻抗 導(dǎo)熱性強(qiáng) 熱均勻性 | 晶片加熱器 |
3.市場(chǎng)容量
據(jù)估計(jì),陶瓷材料的市場(chǎng)需求量超過石英材料的需求量。三星、Intel、臺(tái)積電等半導(dǎo)體廠商用到大量的陶瓷材料。而據(jù)設(shè)備商美國(guó)應(yīng)材介紹,其石英材料的年采購(gòu)金額為6000-7000萬美元,陶瓷的采購(gòu)金額達(dá)到5億美元,陶瓷部件的售價(jià)是石英部件售價(jià)的5倍以上。