Cómo la impresión 3D cerámica LCM de Lithoz resuelve los retos de la industria de semiconductores

Desde los teléfonos inteligentes hasta la conducción autónoma, pasando por las criptomonedas y la inteligencia artificial: la demanda de microchips cada vez más potentes está en auge. Al mismo tiempo, la escasez de materias primas, los conflictos comerciales y la situación política mundial ejercen mucha presión sobre la industria de los semiconductores. La búsqueda urgente de lugares de producción seguros es una prioridad absoluta, y muchos fabricantes se ven sometidos a una enorme presión en cuanto a plazos y entregas debido a la relocalización de las fábricas. ¿Cómo se pueden superar todos estos retos? ¿Y cómo pueden contribuir las cerámicas de alto rendimiento impresas en 3D a resolver rápidamente estos problemas?

En la industria de los semiconductores es importante producir de forma rápida, precisa y económica. Esto se debe a que la presión de entrega y los costes asociados son extremadamente altos, especialmente en vista de la situación política actual. La implementación de nuevos medios no solo debe ofrecer un valor añadido decisivo y aumentar significativamente la eficiencia en la producción, sino también abordar los desarrollos geopolíticos. Aquí es donde entra en juego la fabricación aditiva. Las impresoras 3D se pueden adquirir rápidamente y trasladar a nuevas ubicaciones, lo que facilita la producción bajo demanda y la flexibilidad local. Al utilizar varias máquinas juntas en granjas de impresión 3D, se puede garantizar el suministro rápido de componentes y piezas de repuesto. Además, la fabricación bajo demanda apenas genera costes ni requiere espacio de almacenamiento. En general, la impresión 3D contribuye a un aumento significativo de la eficiencia y a la estabilización de la producción frente a nuevos retos.

Granja de impresoras 3D LCM de Lithoz.

Una empresa que ha reconocido el valor añadido de la fabricación aditiva en la industria de los semiconductores es Lithoz. Esta empresa austriaca se ha especializado en la impresión 3D de cerámica técnica y, en el pasado, ha demostrado cómo su tecnología LCM puede utilizarse en medicina y en la industria aeroespacial. Pero eso no es todo, ya que el proceso LCM también ofrece numerosas ventajas en la industria de los semiconductores. Por ejemplo, permite crear diseños de una complejidad hasta ahora inalcanzable con superficies lisas para detalles críticos (canales de alta precisión en componentes para la distribución de gas y la refrigeración), componentes sin conexiones y sin necesidad de montaje. La integración de varias funciones en un solo componente y la aplicación del DfAM no solo permiten ahorrar peso, sino también aumentar la rentabilidad. Además, gracias a su estable control de procesos, la tecnología LCM permite una fabricación en serie fiable.

La cerámica en la industria de los semiconductores

Queda por ver qué ventajas ofrece la cerámica de alto rendimiento en la industria de los semiconductores. Por lo general, los semiconductores se fabrican a partir de obleas, que a su vez se fabrican con silicio. Aunque el silicio está disponible en grandes cantidades, presenta algunos puntos débiles. Por ejemplo, pierde sus propiedades semiconductoras a altas temperaturas y tiene una velocidad de conmutación inferior en términos de movilidad de electrones. Por lo tanto, el silicio no es óptimo para los semiconductores de alto rendimiento, cuya demanda es cada vez mayor. Sin embargo, algunas cerámicas técnicas sí cumplen estos requisitos.

Intercambiador de calor de nitruro de aluminio de ultraprecisión Lithoz.

Cabe mencionar que el nitruro de aluminio presenta una elevada estabilidad mecánica y, sobre todo, térmica. Cuenta con una conductividad térmica y una dilatación térmica extraordinariamente altas, propiedades que lo hacen especialmente interesante y popular para aplicaciones de alto rendimiento. El óxido de aluminio también goza de gran popularidad en la industria de los semiconductores, ya que es aislante eléctrico y resistente a la corrosión química. Esto ofrece ventajas considerables para aplicaciones en entornos extremos o corrosivos. Otra cerámica para la industria de los semiconductores es el nitruro de silicio, que es muy duradero y resistente a los productos químicos y a las temperaturas.

Lithoz ofrece estas cerámicas para impresión 3D y ya ha fabricado piezas funcionales mediante el proceso LCM. Algunos representantes de la industria de los semiconductores ya combinan las propiedades cerámicas y la ultraprecisión del LCM. Algunos ejemplos que cabe mencionar son los dispositivos de compensación de gas, un anillo ALD, placas de calentamiento y refrigeración y una boquilla de distribución de gas. Echemos ahora un vistazo más de cerca a uno de estos casos de uso para ilustrar el potencial de la impresión 3D cerámica en la industria de los semiconductores.

Distribuidores de gas y boquillas de flujo de gas Lithoz.

Anillo ALD impreso en 3D para optimizar los flujos de gas

Alumina Systems y Plasway Technologies se basaron en la tecnología LCM para diseñar y fabricar un anillo ALD. En la deposición de capas atómicas (ALD), se aplican capas extremadamente finas (de solo un átomo de espesor) con precisión sobre superficies semiconductoras. Para ello, el gas que forma las capas debe distribuirse de manera uniforme. Un anillo ALD garantiza precisamente esto y asegura una distribución homogénea de los gases de proceso por toda la superficie de la oblea. Los sensores integrados contribuyen a ello, ya que permiten obtener información en tiempo real y realizar ajustes precisos.

El objetivo de las empresas era aumentar significativamente la eficiencia del proceso de grabado y recubrimiento para las plantas de fabricación de semiconductores. Esto se logró gracias a la tecnología LCM, y Alumina Systems fabricó el anillo diseñado por Plasway Technologies. En una impresora Lithoz CeraFab S320 se pudieron imprimir 20 segmentos de anillo del material de óxido de aluminio LithaLox por plataforma de impresión. A continuación, se unieron seis segmentos para formar un anillo de 380 mm de diámetro. De este modo, se pudieron imprimir componentes para más de tres anillos por trabajo de impresión. Los anillos cerámicos impresos en 3D no solo mejoraron el flujo de gas, sino que también permitieron a las empresas triplicar su productividad, ampliar el tiempo de funcionamiento de uno a nueve meses y reducir los costes de fabricación.

Este es solo un ejemplo de cómo la tecnología LCM y las cerámicas de alto rendimiento de Lithoz contribuyen a superar los retos predominantes en el sector de los semiconductores. Puedes encontrar más casos de uso e información sobre las cerámicas y las impresoras 3D de Lithoz en su página web, aquí.  

 

¿Qué piensas de la tecnología de Lithoz aplicada a la industria de semiconductores? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, LinkedIn y Youtube. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

*Imagen de portada: Anillo Lithoz ALD, fabricado por Alumina Systems y Plasway. Créditos: Lithoz