في مجال تصنيع أشباه الموصلات، تلعب معدات الفحص البصري الآلي (AOI) دورًا حاسمًا في ضمان جودة الرقائق. حتى التحسين الطفيف في دقة الكشف قد يُحدث نقلة نوعية في الصناعة بأكملها. وتؤثر قاعدة المعدات، باعتبارها عنصرًا أساسيًا، تأثيرًا بالغًا على دقة الكشف. في السنوات الأخيرة، شهدت الصناعة ثورة في مواد القاعدة. فقد حلّ الجرانيت، بفضل أدائه المتميز في كبح الاهتزازات، تدريجيًا محلّ الحديد الزهر التقليدي، ليصبح الخيار المفضل لمعدات الفحص البصري الآلي. وقد زادت كفاءة كبح الاهتزازات فيه بنسبة 92% مقارنةً بالحديد الزهر. ما هي الإنجازات التكنولوجية والتغيرات الصناعية الكامنة وراء هذه البيانات؟
المتطلبات الصارمة للاهتزاز في معدات فحص أشباه الموصلات بتقنية الفحص البصري الآلي
دخلت عملية تصنيع رقائق أشباه الموصلات عصر النانو. خلال عملية الفحص البصري الآلي (AOI)، قد تتسبب حتى الاهتزازات الدقيقة للغاية في انحرافات عن نتائج الفحص. غالبًا ما تكون الخدوش الدقيقة والفراغات والعيوب الأخرى على سطح الرقاقة في مستوى الميكرومتر أو حتى النانومتر. تحتاج العدسات البصرية لأجهزة الكشف إلى التقاط هذه التفاصيل بدقة فائقة. أي اهتزاز ينتقل من القاعدة سيؤدي إلى تحرك العدسة أو اهتزازها، مما ينتج عنه صورة ضبابية ويؤثر بالتالي على دقة التعرف على العيوب.
كانت مواد الحديد الزهر تُستخدم على نطاق واسع في قواعد معدات الفحص البصري الآلي (AOI) نظرًا لمتانتها وسهولة تشكيلها وتكلفتها المنخفضة نسبيًا. مع ذلك، يُعاني الحديد الزهر من عيوب واضحة فيما يتعلق بكبح الاهتزازات. يحتوي هيكله الداخلي على عدد كبير من صفائح الجرافيت، والتي تُعادل فراغات دقيقة داخله، مما يُخلّ بتجانس المادة. عند تشغيل المعدات وتوليدها للاهتزازات، أو عند تعرضها لاهتزازات بيئية خارجية، لا يُمكن للحديد الزهر امتصاص طاقة الاهتزاز بفعالية، بل تنعكس باستمرار وتتراكب بين صفائح الجرافيت والمادة الأساسية، مما يؤدي إلى انتشار الاهتزاز بشكل متواصل. تُظهر التجارب ذات الصلة أن زمن امتصاص الاهتزازات في قاعدة الحديد الزهر بعد تعرضها لاهتزاز خارجي قد يستمر لعدة ثوانٍ، مما يؤثر سلبًا على دقة الكشف خلال هذه الفترة. إضافةً إلى ذلك، فإن معامل المرونة للحديد الزهر منخفض نسبيًا، مما يجعله عرضةً للتشوه تحت تأثير وزن المعدات وإجهاد الاهتزاز على المدى الطويل، الأمر الذي يزيد من انتقال الاهتزازات.
السر وراء زيادة بنسبة 92% في كفاءة كبح الاهتزازات في قواعد الجرانيت
يُعدّ الجرانيت، كنوع من الأحجار الطبيعية، ذا بنية داخلية كثيفة ومتجانسة للغاية، تشكلت عبر عمليات جيولوجية على مدى مئات الملايين من السنين. ويتكون بشكل أساسي من بلورات معدنية مثل الكوارتز والفلسبار، مترابطة بشكل وثيق، وتتميز الروابط الكيميائية بين هذه البلورات بالقوة والثبات. هذه البنية تمنح الجرانيت قدرة فائقة على امتصاص الاهتزازات. فعندما ينتقل الاهتزاز إلى قاعدة الجرانيت، تستطيع البلورات المعدنية داخله تحويل طاقة الاهتزاز بسرعة إلى طاقة حرارية وتبديدها. وتشير الدراسات إلى أن قدرة الجرانيت على امتصاص الاهتزازات أعلى بعدة مرات من قدرة الحديد الزهر، مما يعني أنه يمتص طاقة الاهتزاز بكفاءة أكبر، ويقلل من سعة الاهتزاز ومدته. وبعد إجراء اختبارات متخصصة، وفي ظل نفس ظروف الإثارة الاهتزازية، بلغ زمن اضمحلال الاهتزاز في قاعدة الجرانيت 8% فقط من زمن اضمحلاله في قاعدة الحديد الزهر، بينما زادت كفاءة امتصاص الاهتزازات بنسبة 92%.
تساهم صلابة الجرانيت العالية ومعامل مرونته العالي بشكل كبير في هذه الميزة. تضمن الصلابة العالية أن تكون القاعدة أقل عرضة للتشوه عند تحمل وزن المعدات وتأثيرات القوى الخارجية، وتحافظ دائمًا على حالة دعم مستقرة. كما يضمن معامل المرونة العالي عودة القاعدة بسرعة إلى شكلها الأصلي عند تعرضها للاهتزاز، مما يقلل من تراكم الاهتزاز. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الجرانيت بثبات حراري ممتاز، ولا يتأثر تقريبًا بتغيرات درجة الحرارة المحيطة، مما يجنبه التمدد والانكماش الحراري الناتج عن تقلبات درجات الحرارة، وبالتالي يضمن بشكل أكبر استقرار أداء كبح الاهتزاز.
التحول الصناعي والآفاق التي أحدثتها قواعد الجرانيت
لقد حسّن جهاز فحص البصريات الآلية (AOI) ذو القاعدة الجرانيتية دقة الكشف بشكل ملحوظ. فهو قادر على تحديد العيوب في الرقائق الصغيرة بدقة عالية، مما يقلل نسبة الخطأ في التشخيص إلى أقل من 1% ويرفع بشكل كبير من معدل إنتاج الرقائق. في الوقت نفسه، تم تعزيز استقرار الجهاز، مما يقلل من عدد مرات التوقف للصيانة بسبب مشاكل الاهتزاز، ويطيل عمر الجهاز، ويخفض تكاليف التشغيل الإجمالية.
تاريخ النشر: 14 مايو 2025