Որո՞նք են գրանիտի թերությունները կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ:

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության բարձր ճշգրտության և բարձր հուսալիության խիստ պահանջների պայմաններում, չնայած գրանիտը հիմնական նյութերից մեկն է, դրա հատկությունները նույնպես որոշակի սահմանափակումներ ունեն: Ստորև ներկայացված են դրա հիմնական թերություններն ու մարտահրավերները գործնական կիրառման մեջ.
Նախ, նյութը շատ փխրուն է և դժվար է մշակել
Ճաքերի առաջացման ռիսկ. Գրանիտը, ըստ էության, բնական քար է՝ ներքին միկրոճաքերով և հանքային մասնիկների սահմաններով, և այն տիպիկ փխրուն նյութ է: Գերճշգրիտ մեքենայացման դեպքում (օրինակ՝ նանոմասշտաբի հղկում և բարդ կոր մակերեսային մշակում), եթե ուժը անհավասար է կամ մշակման պարամետրերը անհամապատասխան են, կարող են առաջանալ այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են ճաքերի առաջացումը և միկրոճաքերի տարածումը, ինչը հանգեցնում է աշխատանքային մասի ջարդոնի:

Մշակման ցածր արդյունավետություն. փխրուն կոտրվածքից խուսափելու համար անհրաժեշտ են հատուկ գործընթացներ, ինչպիսիք են ադամանդե հղկող սկավառակներով ցածր արագությամբ հղկումը և մագնիսոռեոլոգիական հղկումը: Մշակման ցիկլը 30%-ից 50%-ով ավելի երկար է, քան մետաղական նյութերի դեպքում, իսկ սարքավորումների ներդրման արժեքը բարձր է (օրինակ՝ հինգ առանցքային միացման մեքենայական մշակման կենտրոնի գինը գերազանցում է 10 միլիոն յուանը):
Բարդ կառուցվածքի սահմանափակումներ. Դժվար է ստեղծել խոռոչ, թեթև կառուցվածքներ ձուլման, կռման և այլ գործընթացների միջոցով: Այն հիմնականում օգտագործվում է պարզ երկրաչափական ձևերի մեջ, ինչպիսիք են թիթեղները և հիմքերը, և դրա կիրառումը սահմանափակ է այն սարքավորումների մեջ, որոնք պահանջում են անկանոն հենարաններ կամ ներքին խողովակաշարային ինտեգրացիա:
Երկրորդ, բարձր խտությունը հանգեցնում է սարքավորումների վրա ծանր բեռի
Դժվար է մշակել և տեղադրել. գրանիտի խտությունը մոտավորապես 2.6-3.0 գ/սմ³ է, իսկ դրա քաշը նույն ծավալի դեպքում թուջի քաշից 1.5-2 անգամ մեծ է: Օրինակ, լուսանկարչական լիտոգրաֆիկ մեքենայի գրանիտե հիմքի քաշը կարող է հասնել 5-ից 10 տոննայի, ինչը պահանջում է հատուկ բարձրացնող սարքավորումներ և հարվածակայուն հիմքեր, ինչը մեծացնում է գործարանի կառուցման և սարքավորումների տեղակայման արժեքը:
Դինամիկ արձագանքի լագ. Բարձր իներցիան սահմանափակում է սարքավորումների շարժվող մասերի արագացումը (օրինակ՝ վաֆլի փոխանցման ռոբոտների): Այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է արագ մեկնարկ և կանգառ (օրինակ՝ բարձր արագությամբ ստուգման սարքավորումներ), դա կարող է ազդել արտադրության ռիթմի վրա և նվազեցնել արդյունավետությունը:
Երրորդ, վերանորոգման և կրկնության արժեքը բարձր է
Թերությունները դժվար է վերանորոգել. եթե օգտագործման ընթացքում մակերեսային մաշվածություն կամ բախման հետևանքով վնաս է առաջանում, այն պետք է վերադարձվի գործարան՝ մասնագիտական ​​հղկող սարքավորումների միջոցով վերանորոգման համար, որոնք հնարավոր չէ արագ վերանորոգել տեղում: Ի տարբերություն դրա, մետաղական բաղադրիչները կարող են անմիջապես վերանորոգվել այնպիսի մեթոդներով, ինչպիսիք են կետային եռակցումը և լազերային ծածկույթը, ինչը հանգեցնում է ավելի կարճատև պարապուրդի:
Նախագծման իտերացիոն ցիկլը երկար է. Բնական գրանիտի երակների տարբերությունները կարող են առաջացնել տարբեր խմբաքանակների նյութական հատկությունների (օրինակ՝ ջերմային ընդարձակման գործակից և մարման հարաբերակցություն) աննշան տատանումներ: Եթե սարքավորումների նախագծումը փոխվում է, նյութական հատկությունները պետք է վերաձևակերպվեն, և հետազոտության և զարգացման ստուգման ցիկլը համեմատաբար երկար է:
IV. Սահմանափակ ռեսուրսներ և շրջակա միջավայրի մարտահրավերներ
Բնական քարը չվերականգնվող է. բարձրորակ գրանիտը (օրինակ՝ կիսահաղորդիչներում օգտագործվող «Ջինան Գրին» և «Սեզամ Սև») հիմնված է որոշակի երակների վրա, ունի սահմանափակ պաշարներ, և դրա արդյունահանումը սահմանափակված է շրջակա միջավայրի պաշտպանության քաղաքականությամբ: Կիսահաղորդչային արդյունաբերության ընդլայնման հետ մեկտեղ կարող է լինել անկայուն հումքի մատակարարման ռիսկ:
Մշակման աղտոտման խնդիրներ. Կտրման և մանրացման գործընթացների ընթացքում առաջանում է մեծ քանակությամբ գրանիտային փոշի (որը պարունակում է սիլիցիումի երկօքսիդ): Եթե այն պատշաճ կերպով չմշակվի, այն կարող է առաջացնել սիլիկոզ: Ավելին, կեղտաջրերը պետք է մաքրվեն նստվածքացման միջոցով՝ նախքան արտանետվելը, ինչը մեծացնում է շրջակա միջավայրի պաշտպանության ներդրումները:
Հինգ. Անբավարար համատեղելիություն զարգացող գործընթացների հետ
Վակուումային միջավայրի սահմանափակումներ. Որոշ կիսահաղորդչային գործընթացներ (օրինակ՝ վակուումային ծածկույթ և էլեկտրոնային ճառագայթային լիտոգրաֆիա) պահանջում են բարձր վակուումային վիճակի պահպանում սարքավորումների ներսում: Այնուամենայնիվ, գրանիտի մակերեսի միկրոծակոտիները կարող են կլանել գազի մոլեկուլներ, որոնք դանդաղորեն արտանետվում են և ազդում վակուումային աստիճանի կայունության վրա: Հետևաբար, անհրաժեշտ է մակերեսի լրացուցիչ խտացման մշակում (օրինակ՝ խեժի ներծծում):
Էլեկտրամագնիսական համատեղելիության խնդիրներ. Գրանիտը մեկուսիչ նյութ է: Այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ստատիկ էլեկտրականության լիցքաթափում կամ էլեկտրամագնիսական պաշտպանություն (օրինակ՝ վաֆլի էլեկտրաստատիկ ադսորբցիոն հարթակներում), անհրաժեշտ է մետաղական ծածկույթներ կամ հաղորդիչ թաղանթներ պատրաստել, ինչը մեծացնում է կառուցվածքային բարդությունը և արժեքը:
Արդյունաբերության արձագանքման ռազմավարություն
Վերոնշյալ թերություններին չնայած, կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը մասամբ լրացրել է գրանիտի թերությունները տեխնոլոգիական նորարարությունների միջոցով.

Կոմպոզիտային կառուցվածքի նախագծում. Այն ընդունում է «գրանիտե հիմք + մետաղական շրջանակ» համադրությունը՝ հաշվի առնելով ինչպես կոշտությունը, այնպես էլ թեթև քաշը (օրինակ՝ որոշակի լուսանկարչական լիտոգրաֆիայի սարքավորումների արտադրող գրանիտե հիմքում ներկառուցում է ալյումինե համաձուլվածքից պատրաստված մեղրամոմի կառուցվածք, որը նվազեցնում է քաշը 40%-ով):
Արհեստական ​​սինթետիկ այլընտրանքային նյութեր. Մշակել կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներ (օրինակ՝ սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան) և էպօքսիդային խեժի վրա հիմնված արհեստական ​​քարեր՝ գրանիտի ջերմային կայունությունը և թրթռման դիմադրությունը մոդելավորելու համար, միաժամանակ բարձրացնելով մշակման ճկունությունը։
Ինտելեկտուալ մշակման տեխնոլոգիա. Մշակման ուղին օպտիմալացնելու համար արհեստական ​​բանականության ալգորիթմների, ճաքերի ռիսկերը կանխատեսելու համար սթրեսի մոդելավորման և իրական ժամանակում պարամետրերը կարգավորելու համար առցանց հայտնաբերման համադրման միջոցով մշակման թափոնների մակարդակը 5%-ից նվազել է մինչև 1%-ից ցածր։
Ամփոփում
Կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ գրանիտի թերությունները հիմնականում բխում են դրա բնական նյութական հատկությունների և արդյունաբերական պահանջարկի միջև խաղից: Տեխնոլոգիայի զարգացման և այլընտրանքային նյութերի մշակման հետ մեկտեղ դրա կիրառման սցենարները կարող են աստիճանաբար նեղանալ դեպի «անփոխարինելի հիմնական հղման բաղադրիչներ» (օրինակ՝ ֆոտոլիտոգրաֆիկ մեքենաների հիդրոստատիկ ուղեցույց ռելսեր և գերճշգրիտ չափման հարթակներ), միաժամանակ աստիճանաբար զիջելով տեղը ավելի ճկուն ինժեներական նյութերին ոչ կարևոր կառուցվածքային բաղադրիչներում: Ապագայում, թե ինչպես հավասարակշռել կատարողականությունը, արժեքը և կայունությունը, կլինի այն թեման, որը արդյունաբերությունը կշարունակի ուսումնասիրել: