Senkung der Betriebskosten: EOS Nickel NiCP Reinnickel für moderne Halbleiteranwendungen
Mai 13, 2025 | Lesedauer: 5 min
Ingenieure und Fertigungsspezialisten für Halbleiteranlagen stehen unter dem ständigen Druck, den Wafer-Durchsatz zu maximieren und gleichzeitig die Präzision im Nanometerbereich in chemisch aggressiven Umgebungen aufrechtzuerhalten. Kritische Komponenten in diesen Systemen erfordern Materialien, die eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit aufweisen, ohne die Leistung oder Betriebszeit des Systems zu beeinträchtigen.
Laut einer im Jahr 2024 veröffentlichten Branchenstudie ist Korrosion in der Halbleiterfertigung für mehr als 50 % der Ausfälle von mikroelektronischen Geräten verantwortlich, was erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz und Zuverlässigkeit der Produktion hat.
EOS arbeitet mit weltweit führenden Anbietern zusammen, um diesen Herausforderungen mit einer Materialinnovation zu begegnen: EOS Nickel NiCP, eine kommerziell reine Nickellegierung mit einer Mindestreinheit von 99,0 %. Dieser Werkstoff für die additive Fertigung (AM) verändert die Herangehensweise von Halbleiterherstellern an das Design und die Produktion von Bauteilen, indem er die traditionellen Einschränkungen der Schutzbeschichtung beseitigt und gleichzeitig die Langlebigkeit der Bauteile erhöht.
Erfüllung der anspruchsvollen Anforderungen der Halbleiterfertigung
Die Halbleiterproduktion arbeitet mit äußerster Präzision. Die Temperaturkontrolle im Millikelvin-Bereich ist von entscheidender Bedeutung, da selbst geringe thermische Schwankungen die Prozesse im Nanometerbereich beeinträchtigen können. Darüber hinaus stellen die chemisch aggressiven Umgebungen der Branche eine große Herausforderung für die Korrosion kritischer Komponenten dar.
Traditionell haben sich die Hersteller auf stromlose Vernickelung verlassen, um die Kammerkomponenten vor der rauen chemischen Umgebung der Plasmakammern zu schützen. Dieser Ansatz ist zwar effektiv, hat aber auch seine Grenzen: Zunächst einmal hat die Schutzschicht eine begrenzte Lebensdauer, was zu einem erhöhten Austausch von Verbrauchsmaterialien und zu Ausfallzeiten der Anlage führt. Außerdem können bei den Beschichtungsprozessen gefährliche Abfälle entstehen, darunter Schwermetalle und giftige Chemikalien.
Da bestimmte Gase, die in der Halbleiterherstellung verwendet werden, stark eingeschränkt sind, werden nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Materialien immer wichtiger. Die Industrie in der EU hat sich das Ziel gesetzt, bis 2030 20 % der weltweiten Produktion zu ersetzen, während der US Toxic Substances Control Act Beschränkungen für die in der Fertigung verwendeten Stoffe vorschreibt. In der APAC-Region haben wichtige Akteure wie China, Singapur, Japan und Hongkong Pläne zur Einführung verpflichtender Klimaangaben angekündigt, die entweder mit der Task Force on Climate-Related Financial Disclosures oder dem International Sustainable Standards Board abgestimmt sind.
EOS Nickel NiCP: Exzellenz aus reinem Nickel durch additive Fertigung
EOS Nickel NiCP stellt eine bahnbrechende Lösung für diese Herausforderungen dar. Mit einer Mindestnickelreinheit von 99,0 % erfüllt dieses Material die Anforderungen an die chemische Zusammensetzung nach ASTM B162 und SAE AMS5553 und gewährleistet eine außergewöhnliche Konsistenz und Zuverlässigkeit für die anspruchsvollsten Anwendungen.
Die Beschaffung von reinem Nickelblock mit herkömmlichen Methoden kann schwierig und kostspielig sein, was seine Zugänglichkeit für die Hochleistungsfertigung einschränkt. Die wirkliche Innovation von EOS Nickel NiCP liegt darin, wie es diese Beschränkung aufhebt. Anstatt die Komponenten mit einer Schutzschicht zu versehen, können die Hersteller nun mit Hilfe der AM-Technologie Teile vollständig aus handelsüblichem Reinnickel herstellen. Dieser Ansatz macht umweltbelastende Beschichtungsverfahren überflüssig und verlängert gleichzeitig die Lebensdauer der Bauteile und erhöht die Leistungsfähigkeit.
Die wichtigsten Vorteile von EOS Nickel-NiCP für Halbleiteranwendungen
- Verbesserte Korrosionsbeständigkeit: Mit seiner außergewöhnlichen Reinheit bietet NiCP eine hervorragende Beständigkeit gegen korrosive Umgebungen, die sich direkt auf die Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien auswirkt. Damit ist es ideal für Halbleiterkammerkomponenten und chemische Verarbeitungsanlagen.
- Maximierung der Systembetriebszeit: Mit NiCP hergestellte Komponenten können im Vergleich zu herkömmlichen beschichteten Teilen eine längere Lebensdauer aufweisen. Dies maximiert die Anlagenverfügbarkeit und erhöht den Gesamtdurchsatz bei der Waferherstellung - was sich direkt auf das Endergebnis der Hersteller auswirkt.
- Optimierung des Designs: AM mit NiCP ermöglicht die Entwicklung optimierter Wärmemanagementlösungen durch komplexe interne Kanäle und innovative Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht möglich sind. Diese Designs können die Wärmeableitung, die Systemgeschwindigkeit und die Genauigkeit erheblich verbessern.
- Geringere Umweltbelastung: Durch den Wegfall von Galvanisierungsprozessen bietet NiCP einen saubereren, nachhaltigeren Herstellungsansatz, der die Entstehung gefährlicher Abfälle reduziert und gleichzeitig die Leistung der Komponenten erhält oder verbessert.
- Niedrige Spannungseigenschaften: NiCP weist sehr geringe Eigenspannungen auf, so dass die Teile oft im eingebauten Zustand verwendet werden können.
- Vielseitige Fertigungsmöglichkeiten: Das Material wurde auf den industriellen 3D-Drucksystemen von EOS, einschließlich der M 290 und M 400-4, gründlich getestet. Die 80 μm-Parameter der M 400-4 ermöglichen außergewöhnlich hohe Bauraten für eine effiziente Produktion.
Jenseits von Halbleitern: Branchenübergreifende Vielseitigkeit
EOS-Nickel-NiCP eignet sich besonders gut für Anwendungen in der Halbleiterindustrie, ist aber aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften auch für zahlreiche andere Branchen wertvoll. Seine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Reinheit machen es ideal für chemische Verarbeitungsanlagen und verschiedene Anwendungen, die einer ätzenden Umgebung ausgesetzt sind.
Die hohe Duktilität des Werkstoffs in Verbindung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit eröffnet Möglichkeiten für Teile, die sowohl mechanischer Belastung als auch chemischer Beanspruchung standhalten müssen - eine häufige Anforderung in fortschrittlichen Industriebereichen.
Wandel in der Fertigung durch Materialinnovation
EOS Nickel NiCP ist ein Beispiel dafür, wie fortschrittliche Werkstoffe in Kombination mit AM die langjährigen Herausforderungen der Industrie lösen können. Durch die direkte Herstellung von Komponenten aus reinem Nickel mit optimierten Designs hilft EOS den Halbleiterherstellern, ihre Leistung zu verbessern, die Umweltbelastung zu verringern und letztendlich die Produktivität zu steigern.
Für Industriezweige, in denen Materialreinheit, Korrosionsbeständigkeit und Präzision nicht verhandelbar sind, bietet EOS Nickel NiCP eine zukunftsweisende Lösung, die die derzeitigen Fertigungsbeschränkungen überwindet und gleichzeitig neue Möglichkeiten für das Design und die Leistung von Komponenten eröffnet.
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