Impression 3D pour semi-conducteurs
Composants haute précision et haute performance pour la fabrication de semi-conducteurs de nouvelle génération
L'industrie des semi-conducteurs entre dans un nouveau cycle de croissance. Selon les prévisions de Deloitte dans son rapport « 2024 Semiconductor Industry Outlook », les ventes mondiales de puces devraient rebondir pour atteindre 588 milliards de dollars en 2024, grâce à la reprise du marché des mémoires, à la demande croissante en PC et smartphones, et à l'accélération des applications d'IA générative.
Malgré cette reprise de la croissance, la complexité de la fabrication et la pression concurrentielle continuent de s'intensifier. À elles seules, les applications de communication et d'informatique ont représenté 56 % des ventes mondiales de semi-conducteurs, tandis que la mémoire, qui représente près d'un quart du marché, reste un facteur déterminant qui influence le volume de production et les besoins en équipements. Cette volatilité exerce une pression croissante sur les équipementiers et les fabricants de semi-conducteurs pour qu'ils maximisent le rendement des plaquettes, améliorent l'uniformité de la température, raccourcissent les cycles de développement et mettent en place des chaînes d'approvisionnement plus résilientes.
C'est là que l'impression 3D industrielle devient un catalyseur d'innovation, en libérant des capacités de performance et de conception que la fabrication traditionnelle ne peut tout simplement pas atteindre.
Avantages de l'impression 3D industrielle pour les applications semi-conductrices
FA dans les équipements de fabrication de plaquettes
Fabrication additive de plaques de refroidissement
Les plaques de refroidissement sont des composants essentiels des chambres à plasma et des sous-modules de traitement des plaquettes. La complexité de conception des procédés de fabrication conventionnels limite l'optimisation thermique et implique souvent des délais de production longs. Grâce à FA, les ingénieurs peuvent créer des canaux de refroidissement conformes qui suivent des profils thermiques précis, améliorant ainsi le refroidissement de la face arrière des plaquettes et l'uniformité globale de la température.
En éliminant les contraintes liées à l'usinage conventionnel, FA des diamètres de canaux plus importants, un volume de refroidissement accru, des voies internes optimisées et des cycles d'itération plus rapides. Résultat : un rendement amélioré, une plus grande stabilité des processus et une dépendance réduite vis-à-vis des chaînes d'approvisionnement traditionnelles.
HS Haute technologie
HS Hitech, l'un des principaux fournisseurs coréens de composants pour équipements semi-conducteurs, s'est associé à EOS pour surmonter les limites des plaques de refroidissement brasées classiques. La conception d'origine nécessitait un assemblage complexe, présentait un risque de fuite et offrait une efficacité thermique et une surface de refroidissement limitées. Grâce à FA métallique d'EOS, l'architecture de refroidissement interne a été entièrement repensée, permettant d'obtenir :
- +50 % du volume du canal
- +10 % de longueur de canal
- +50 % de surface de refroidissement
- –30 % de température maximale
- +60 % d'uniformité de la température
La pièce FA a également montré une déformation réduite dans les simulations et a satisfait à toutes les exigences en matière d'intégrité du flux et de la pression. Ce cas démontre comment la fabrication additive permet d'obtenir des composants thermiques hautement performants qui améliorent considérablement la stabilité des processus semi-conducteurs.
FA systèmes hydrauliques et des systèmes d'alimentation
Les usines de fabrication de plaquettes électroniques s'appuient sur des milliers de systèmes de refroidissement, de contrôle de la température et d'alimentation hydraulique. Ces composants doivent offrir une fiabilité et une facilité d'entretien exceptionnelles afin de minimiser les temps d'arrêt des équipements. Les collecteurs traditionnels présentent toutefois des limites en termes d'optimisation du débit, de complexité d'assemblage et de fiabilité à long terme.FA aux équipementiers et aux fabricants de produits de marque blanche de nouvelles possibilités de personnalisation et d'intégration des systèmes thermiques et hydrauliques, avec une mécanique des fluides améliorée, des interfaces d'assemblage réduites et une durabilité considérablement renforcée.
HDC Co., Ltd.
HDC Co., Ltd. a repensé son système de collecteur hydraulique à l'aide de FA métallique EOS FA surmonter les limites de la fabrication conventionnelle. Le FA est 30 % plus compact et jusqu'à 70 % plus léger, avec des chemins d'écoulement internes courbes hautement optimisés qui minimisent les pertes de pression et éliminent le besoin de bouchons et de capuchons auxiliaires.
En regroupant plusieurs pièces en une seule structure monolithique, le collecteur devient plus robuste, plus facile à entretenir et nettement plus fiable. FA permet FA une personnalisation complète pour répondre aux exigences des équipements modulaires, des délais de livraison rapides et l'intégration de capteurs de température ou de pression pour la maintenance prédictive. Cela montre comment FA les systèmes hydrauliques en composants semi-conducteurs haute performance de nouvelle génération.
FA modules de refroidissement ou dissipateurs thermiques
FA de toutes nouvelles possibilités de conception pour les échangeurs de chaleur, les modules de refroidissement, les doigts froids et les dissipateurs thermiques. Les ingénieurs peuvent intégrer des réseaux de canaux internes complexes, des structures en treillis et des géométries à grande surface qui améliorent considérablement la dissipation thermique et les performances de refroidissement, bien au-delà de ce qui est possible par usinage ou brasage.
Delvy Oy
Delvy Oy a démontré l'impact transformateur de FA produisant un échangeur de chaleur en cuivre doté de canaux internes très complexes et de surfaces en treillis avancées. En utilisant EOS CuCP, un matériau en cuivre doté d'une excellente conductivité thermique, l'équipe a obtenu une augmentation de plus de 300 % de la surface dissipative.
Cela a permis une distribution plus rapide et plus uniforme de la température, une meilleure circulation du liquide de refroidissement, une réduction des turbulences et une plus grande stabilité des températures des capteurs dans les environnements exigeants des semi-conducteurs. Ce cas illustre comment FA offrir des performances thermiques inégalées pour les applications de refroidissement de nouvelle génération.
Façonner l'avenir de la gestion thermique des semi-conducteurs
La fabrication additive redéfinit déjà la manière dont les équipements semi-conducteurs sont conçus, optimisés et produits. Qu'il s'agisse d'augmenter l'efficacité du refroidissement, d'améliorer l'uniformité de la température, de réduire l'encombrement du système ou de permettre des architectures thermiques entièrement personnalisées, EOS FA des niveaux de performance que la fabrication traditionnelle ne peut égaler. Les exemples présentés ici ne sont qu'un début.
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