Impresión 3D para semiconductores
Componentes de alta precisión y alto rendimiento para la fabricación de semiconductores de última generación
La industria de los semiconductores está entrando en un nuevo ciclo de crecimiento. Según el informe «2024 Semiconductor Industry Outlook» de Deloitte, se prevé que las ventas mundiales de chips repunten hasta alcanzar los 588 000 millones de dólares en 2024, impulsadas por la recuperación del mercado de la memoria, el aumento de la demanda de ordenadores personales y teléfonos inteligentes, y el impulso acelerado de las aplicaciones de inteligencia artificial generativa.
A pesar de este renovado crecimiento, la complejidad de la fabricación y la presión competitiva siguen intensificándose. Las aplicaciones de comunicación e informática representaron por sí solas el 56 % de las ventas mundiales de semiconductores, mientras que la memoria, que representa casi una cuarta parte del mercado, sigue siendo un factor determinante que influye en el volumen de producción y los requisitos de equipamiento. Esta volatilidad somete a los fabricantes de equipos originales y a las fábricas a una presión cada vez mayor para maximizar el rendimiento de las obleas, mejorar la uniformidad de la temperatura, acortar los ciclos de desarrollo y crear cadenas de suministro más resistentes.
Aquí es donde la impresión 3D industrial se convierte en un catalizador de la innovación, ya que permite alcanzar un rendimiento y unas capacidades de diseño que la fabricación tradicional simplemente no puede lograr.
Ventajas de la impresión 3D industrial para aplicaciones semiconductoras
FA en equipos de fabricación de obleas
Fabricación aditiva de placas de refrigeración
Las placas de refrigeración son componentes esenciales dentro de las cámaras de plasma y los submódulos de procesamiento de obleas. La complejidad del diseño de la producción convencional limita la optimización térmica y, a menudo, implica largos plazos de entrega. Con FA, los ingenieros pueden crear canales de refrigeración conformes que siguen perfiles térmicos precisos, mejorando la refrigeración de la parte posterior de la oblea y la uniformidad general de la temperatura.
Al eliminar las limitaciones del mecanizado convencional, FA diámetros de canal más grandes, un mayor volumen de refrigeración, vías internas optimizadas y ciclos de iteración más rápidos. El resultado: mayor rendimiento, mayor estabilidad del proceso y menor dependencia de las cadenas de suministro tradicionales.
HS Alta Tecnología
HS Hitech, un proveedor líder coreano de piezas para equipos semiconductores, se asoció con EOS para superar las limitaciones de una placa de refrigeración soldada convencionalmente. El diseño original requería un montaje complejo, presentaba riesgo de fugas y ofrecía una eficiencia térmica y una superficie de refrigeración limitadas. Con FA metálica de EOS, se rediseñó por completo la arquitectura de refrigeración interna, logrando:
- +50 % de volumen del canal
- +10 % de longitud del canal
- +50 % de superficie de refrigeración
- –30 % de temperatura máxima
- +60 % de uniformidad de temperatura
La pieza FA también mostró una deformación reducida en las simulaciones y cumplió todos los requisitos de integridad de flujo y presión. Este caso demuestra cómo la fabricación aditiva permite obtener componentes térmicos de alto rendimiento que mejoran significativamente la estabilidad del proceso de los semiconductores.
FA sistemas hidráulicos y de potencia
Las instalaciones de fabricación de obleas dependen de miles de sistemas de refrigeración, control de temperatura y energía hidráulica. Estos componentes deben ofrecer una fiabilidad y facilidad de mantenimiento excepcionales para minimizar el tiempo de inactividad de los equipos. Sin embargo, los colectores tradicionales tienen limitaciones en cuanto a la optimización del flujo, la complejidad del montaje y la fiabilidad a largo plazo.FA nuevas oportunidades a los fabricantes de equipos originales (OEM) y a los diseñadores de equipos originales (ODM) para personalizar e integrar sistemas térmicos e hidráulicos con una mecánica de flujo mejorada, interfaces de montaje reducidas y una durabilidad significativamente mayor.
HDC Co., Ltd.
HDC Co., Ltd. rediseñó su sistema de distribuidor hidráulico utilizando EOS metal FA superar las limitaciones de la fabricación convencional. El FA es un 30 % más compacto y hasta un 70 % más ligero, con vías de flujo internas curvas altamente optimizadas que minimizan la pérdida de presión y eliminan la necesidad de tapas y tapones auxiliares.
Al consolidar múltiples piezas en una única estructura monolítica, el colector se vuelve más robusto, más fácil de mantener y significativamente más fiable. FA permite una personalización completa para los requisitos de los equipos modulares, plazos de entrega rápidos y la integración de sensores de temperatura o presión para el mantenimiento predictivo. Esto demuestra cómo FA los sistemas hidráulicos a componentes semiconductores de alto rendimiento y de última generación.
FA módulos de refrigeración o disipadores térmicos
FA posibilidades de diseño completamente nuevas para intercambiadores de calor, módulos de refrigeración, dedos fríos y disipadores térmicos. Los ingenieros pueden integrar complejas redes de canales internos, estructuras reticulares y geometrías de gran superficie que mejoran drásticamente la disipación del calor y el rendimiento de la refrigeración, mucho más allá de lo que es posible mediante el mecanizado o la soldadura fuerte.
Delvy Oy
Delvy Oy demostró el impacto transformador de FA la producción de un intercambiador de calor de cobre con canales internos muy complejos y superficies reticulares avanzadas. Utilizando EOS CuCP, un material de cobre con una excelente conductividad térmica, el equipo logró un aumento de más del 300 % en la superficie disipativa.
Esto permitió una distribución de la temperatura más rápida y uniforme, una mejor circulación del refrigerante, una reducción de las turbulencias y unas temperaturas de los sensores más estables en entornos exigentes de semiconductores. El caso ejemplifica cómo FA ofrecer un rendimiento térmico inigualable para aplicaciones de refrigeración de última generación.
Dando forma al futuro de la gestión térmica de semiconductores
La fabricación aditiva ya está redefiniendo la forma en que se diseñan, optimizan y producen los equipos semiconductores. Ya sea aumentando la eficiencia de la refrigeración, mejorando la uniformidad de la temperatura, reduciendo el espacio ocupado por el sistema o permitiendo arquitecturas térmicas totalmente personalizadas, EOS FA niveles de rendimiento que la fabricación tradicional no puede igualar. Los ejemplos que se destacan aquí son solo el principio.
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