صنعت نیمه‌رسانا با چالش‌های متعددی روبرو است، از جمله کمبود تراشه‌ها، افزایش هزینه‌ها و خوردگی. خوردگی می‌تواند باعث خرابی دستگاه‌ها و افزایش هزینه‌های تعمیر شود.
پوشش‌دهی انتخابی، نوعی آبکاری الکتریکی است که برای محافظت از اجزای نیمه‌رسانا در برابر خوردگی استفاده می‌شود. این روش مزایای متعددی نسبت به سایر روش‌های محافظت در برابر خوردگی دارد، از جمله:
- صرفه‌جویی در مواد
- سازگاری با مواد مختلف
- هزینه‌ی مقرون‌به‌صرفه
در این مقاله، به بررسی فرآیند SIFCO برای پوشش‌دهی انتخابی فلزات پرداخته می‌شود. فرآیند SIFCO بیش از 50 سال پیش توسعه یافت و اکنون به عنوان یکی از پیشروترین روش‌های پوشش‌دهی انتخابی در جهان شناخته می‌شود.
با توجه به کمبود فعلی نیمه‌رساناها، حفاظت از آسیب‌هایی مانند خوردگی اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. از همین رو، راهکارهای پوشش‌دهی انتخابی از SIFCO ASC می‌تواند برای بسیاری از شرکت‌ها تغییردهنده‌ی بازی باشد.
به نقل از واشنگتن پست در ماه فوریه، صادرکنندگان کارت‌های اعتباری و نقدی آخرین بخش‌هایی هستند که تحت تأثیر کمبود جدی جهانی تراشه‌های نیمه‌رسانا قرار گرفته‌اند. این کمبود از زمان افزایش تقاضای تراشه در دوران همه‌گیری، صنایع خودرو و فناوری را درگیر کرده است. مشکلات زنجیره تأمین نیز به این مشکل دامن زده‌اند.
امریکن ماشینست گزارش داد: «همه‌گیری نشان داد که چگونه تأمین‌کنندگان تراشه‌های نیمه‌رسانا برای شوک‌های ناگهانی آمادگی ندارند و برخی از تولیدکنندگان روزانه با کمبود هزاران محصول مواجه می‌شدند.»
«هیچ راه آسان و مطمئنی برای حل چالش‌های تولید نیمه‌رساناها وجود ندارد. با این حال، سازمان‌هایی که تحت تأثیر این مسائل قرار گرفته‌اند باید دیدگاه آینده‌نگری داشته باشند و برای سرمایه‌گذاری در فناوری‌های جدید، آمادگی داشته باشند.»
با توجه به هزینه بالای ساخت و نیاز به نیروی کار زیاد در کارخانه‌های تراشه، به طور قطع هیچ راه‌حل سریع و آسانی وجود ندارد. در واقع، برآوردها نشان می‌دهد که ساخت یک کارخانه تولید تراشه جدید، حداقل به 10 میلیارد دلار سرمایه نیاز دارد. به عنوان مثال، اینتل قصد دارد دو کارخانه نیمه‌رسانا در اوهایو بسازد – با این حال، این پروژه در شرایط کمبود نیروی کار و استعداد، به حدود 7000 نیروی کار نیاز دارد.
این بحران در تولید نیمه‌رسانا منجر به تصویب قانون تراشه و علم آمریکا (CHIPS and Science Act) توسط دولت ایالات متحده برای تقویت تحقیق، توسعه و تولید نیمه‌رسانا در این کشور شده است.
طبق بیانیه اخیر کاخ سفید: «آمریکا تراشه‌های نیمه‌رسانا را اختراع کرد، اما امروز حدود 10 درصد از عرضه جهانی را تولید می‌کند – و هیچ‌کدام از پیشرفته‌ترین تراشه‌ها را نمی‌سازد. در عوض، 75 درصد از تولید جهانی را به شرق آسیا وابسته هستیم. قانون تراشه و علم، صدها میلیارد دلار بیشتر سرمایه بخش خصوصی را در سراسر کشور برای تولید نیمه‌رسانا آزاد خواهد کرد، از جمله تولیداتی که برای دفاع ملی و بخش‌های حیاتی ضروری هستند.»
با تصویب قانون تراشه و علم 2022، شرکت‌ها در سال 2022، حدود 50 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری اضافی در تولید نیمه‌رسانا در آمریکا اعلام کردند که مجموع سرمایه‌گذاری‌های تجاری را از زمان حضور بایدن در کاخ سفید، به حدود 150 میلیارد دلار رساند.
مطلب مرتبط : مواد اولیه نیمه هادی ها چیست؟
چالش‌های پیش روی صنعت نیمه‌رسانا
علاوه بر کمبودهای اخیر، صنعت نیمه‌رسانا همچنان با چالش‌های متعددی روبرو است که بر قابلیت اطمینان و دوام نیمه‌رساناها تأثیر می‌گذارند. مهم‌ترین این چالش‌ها خوردگی است که می‌تواند به دلیل مواجهه با رطوبت و سایر عوامل محیطی رخ دهد. خوردگی می‌تواند مشکلات جدی متعددی از جمله کاهش عملکرد، خرابی دستگاه و افزایش هزینه‌های نگهداری ایجاد کند.
سایر مسائل مهم عبارتند از:
کوچک‌سازی: با افزایش تقاضا برای دستگاه‌های کوچک‌تر و پیچیده‌تر، اندازه نیمه‌رساناها به طور مداوم در حال کاهش است. این امر محافظت آنها در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت که می‌تواند باعث خوردگی و آسیب‌های دیگر شود را دشوارتر می‌کند.
سازگاری مواد: نیمه‌رساناها از مواد مختلفی ساخته شده‌اند که هر کدام خواص و ویژگی‌های منحصر به فردی دارند. چالش این است که یک ماده پوششی پیدا شود که با مواد نیمه‌رسانا سازگار باشد و حفاظت کافی در برابر خوردگی را فراهم کند.
هزینه: صنعت نیمه‌رسانا بسیار رقابتی است و هزینه همیشه یک مسئله مهم است. به همین دلیل، تولیدکنندگان باید بدون کاهش کیفیت، به دنبال راهکارهای مقرون‌به‌صرفه برای محافظت در برابر خوردگی باشند.
پوشش‌دهی انتخابی: راه‌حلی مؤثر برای محافظت در برابر خوردگی
پوشش‌دهی انتخابی، نوعی از آبکاری الکتریکی است که برای پوشاندن سطح مشخصی از یک قطعه با لایه‌ای نازک از فلز استفاده می‌شود. استفاده از این روش می‌تواند از اجزای نیمه‌رساناها در برابر خوردگی محافظت کند. نکته‌ی مهم درباره‌ی پوشش‌دهی انتخابی این است که فقط روی مناطقی از قطعه انجام می‌شود که به حفاظت نیاز دارند. این ویژگی به کاهش مصرف مواد و کمترین تأثیر روی خواص الکتریکی دستگاه کمک می‌کند.
از دیگر مزایای پوشش‌دهی انتخابی، سازگاری آن با فلزهای پوششی مختلف، از جمله طلا، نقره و نیکل است. این امکان را می‌دهد تا بر اساس جنس قطعه، فلز پوششی مناسب را برای مقاومت در برابر خوردگی انتخاب کرد.
در نهایت، پوشش‌دهی انتخابی راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه برای محافظت در برابر خوردگی است. این تکنیک نسبتاً ساده بوده و با تجهیزات استاندارد آبکاری، در محل قابل انجام است. به این ترتیب، بدون سرمایه‌گذاری زیاد، می‌توان پوشش‌دهی انتخابی را در فرآیندهای تولید موجود ادغام کرد.
چگونه SIFCO ASC می‌تواند کمک کند؟
تخصص در پوشش‌دهی انتخابی: با بیش از نیم قرن تجربه، SIFCO ASC به عنوان رهبر جهانی در زمینه‌ی پوشش‌دهی انتخابی شناخته می‌شود. آنها دانش و مهارت لازم برای همکاری با تولیدکنندگان ابزارهای آلومینیومی رسوب‌دهی بخار شیمیایی (CVD) را دارند که نیاز به پوشش‌دهی انتخابی نیکل (SNP) دارند.
طول عمر ابزارها: این ابزارها با استفاده، فرسوده و توسط تولیدکنندگان نیمه‌رسانا تعویض می‌شوند. تحقیقات در حال انجام برای امکان پوشش مجدد ابزار به عنوان گزینه‌ای برای افزایش طول عمر و جلوگیری از هزینه‌های تعمیر غیرضروری یا توقف تولید است.
پوشش‌دهی محفظه‌های استیل: برای محفظه‌های استیل مورد استفاده در تجهیزات پردازش CVD، تولیدکنندگان به پوشش‌دهی انتخابی روی با هدف اصلی ایجاد ناحیه‌ی زمین برای کابینت‌های پنل‌های الکتریکی نیاز دارند.
حمایت جامع: دانیلا میلوسوویچ که در سال ۲۰۰۵ به این شرکت پیوسته است، توضیح می‌دهد: «در مرحله‌ی مفهوم و طراحی، ما تخصص تحقیق و توسعه و مهندسی را برای ارائه‌ی راه‌حل به کار می‌گیریم. سپس در مرحله‌ی تولید، تیم پشتیبانی فنی و متخصصان خدمات قراردادی، مهارت و نیروی کار لازم برای انجام سخت‌ترین موارد را ارائه می‌دهند. ما مربیان دارای گواهینامه داریم که می‌توانند تجربه‌ی عملی به مشتریان ارائه دهند تا بتوانند بدون توقف تولید، تجهیزات خود را در محل پوشش‌دهی کنند. تکنسین‌ها نحوه‌ی عیب‌یابی کاربردهای پوشش‌دهی و انجام دقیق رسوب‌دهی‌های متعدد را یاد خواهند گرفت.»
او می‌افزاید: «در نهایت، تیم‌های تدارکات و لجستیک ما اطمینان می‌دهند که راه‌حل‌ها، اقلام و تجهیزات در زمان و مکان مورد نیاز در دسترس هستند. در طول فرآیند، کارکنان فروش و فنی ما از هر مشتری حمایت می‌کنند.»
فرآیند SIFCO
فرآیند SIFCO بیش از 50 سال پیش توسعه یافت و ابتدا برای کاربردهای تعمیر صنعتی، با پذیرش اولیه نیروی دریایی ایالات متحده، مورد استفاده قرار گرفت. در طول سال ها، ما فرآیند SIFCO® را برای طیف گسترده ای از کاربردهای تعمیر و ساخت صنعتی توسعه داده ایم.
طیف وسیعی از فلزات در پوشش انتخابی استفاده می شود. فرآیند SIFCO® برای اعمال هر فلزاتی که به طور سنتی با آبکاری الکتریکی تانکی انجام می شود استفاده می شود، که رایج ترین آنها عبارتند از؛ نیکل، نقره، طلا و پلاتین. همچنین بسته به نیازهای کاربرد، می توان انواع مختلفی از آلیاژهای دوتایی را نیز آبکاری کرد.
مراحل مقدماتی متعددی وجود دارد که در آن یک ناحیه کاری برای دریافت رسوب چسبنده آماده می شود. روش آماده سازی مناسب بر اساس هر دو بستر جزء و محلول آبکاری که باید اعمال شود، تعیین می شود. ضخامت آبکاری با استفاده از کنتور آمپر-ساعت به دقت کنترل می شود و پس از رسیدن به آمپر-ساعت مورد نیاز، آبکاری متوقف و با شستشوی نهایی با آب و خشک کردن تکمیل می شود.
این فرآیند می تواند به صورت دستی، مکانیزه یا برای کاربردهای حجیم به صورت خودکار انجام شود.
جمع بندی
در این مقاله، فرآیند SIFCO برای پوشش‌دهی انتخابی فلزات بررسی شد. فرآیند SIFCO بیش از 50 سال پیش توسعه یافت و اکنون به عنوان یکی از پیشروترین روش‌های پوشش‌دهی انتخابی در جهان شناخته می‌شود.
این فرآیند مزایای متعددی نسبت به سایر روش‌های پوشش‌دهی انتخابی دارد، از جمله:
- صرفه‌جویی در مواد
- سازگاری با مواد مختلف
- هزینه‌ی مقرون‌به‌صرفه
فرآیند SIFCO می‌تواند برای پوشش‌دهی طیف وسیعی از فلزات استفاده شود، از جمله نیکل، نقره، طلا و پلاتین. این فرآیند همچنین می‌تواند برای کاربردهای مختلفی، از جمله تعمیر صنعتی و ساخت، استفاده شود.
در مجموع، فرآیند SIFCO یک روش مؤثر و مقرون‌به‌صرفه برای محافظت از اجزای نیمه‌رسانا در برابر خوردگی است. این فرآیند می‌تواند به تولیدکنندگان نیمه‌رسانا کمک کند تا هزینه‌های تعمیر را کاهش دهند و عمر دستگاه‌های خود را افزایش دهند.
منبع : ien
