Semiconductors are the brains of the Modern Era and the U.S Semiconductor industry will be #1 contributor to job creation in our country soon. The semiconductor market is necessary and ubiquitous in everyday life. The demand for more powerful and economical devices that rely on the semiconductor market is increasing at an exponential rate, such as laptops, cell phones, virtual and augmented reality devices, televisions, EV’s, airplanes, military equipment, healthcare equipment, spacecraft, and instruments, the Internet of Things (IoT), communications and sensing devices, ultra-high rate of data transmission and monitoring equipment.
As a result, the global semiconductor market is projected to reach $730 billion, and the semiconductor manufacturing equipment market is expected to be more than $95.9 Billion by 2025. A cellular phone today has more computing power than the computers utilized by NASA in 1969 during landing a person on the moon’s surface.
With this increased demand comes a parallel need for innovative solutions to address the challenges faced by the semiconductor manufacturing industry.
Companies dedicated to providing manufacturers with efficient and advanced solutions must keep pace with the growing demands, especially in an increasingly electronic world. In this interview, we will explore the need for advanced solutions to semiconductor manufacturing challenges as well as how Hardinge Inc. addresses various semiconductor manufacturing applications with innovative products.
¿Cuáles son algunas de las grandes tendencias y necesidades de fabricación de la industria de los semiconductores?
Para producir dispositivos electrónicos, los fabricantes necesitan enormes cantidades de memorias de estado sólido (DRAM), MOSFETS, memorias flash 3-D NAND, DSP, MPU, MCU, pantallas LCD y diodos emisores de luz orgánicos (OLED).
El número de nuevas fabricaciones de obleas es cada vez mayor para satisfacer esta creciente demanda.A su vez, los fabricantes de equipos de fabricación de obleas se enfrentan a una demanda imprevista de máquinas y componentes.
La producción de obleas implica varias operaciones de fabricación, como el diámetro exterior, el esmerilado de muescas y el esmerilado plano de las obleas (lingotes), el corte de las obleas, el esmerilado de los bordes, el esmerilado de la superficie, el pulido y el esmerilado posterior de las obleas, la creación de patrones, la CMP, el grabado, la deposición, la litografía, la implantación de iones, la inspección, el corte en dados, el corte y el embalaje.
Muchos de estos procesos se llevan a cabo en alto vacío, en presencia de productos químicos corrosivos, gases y plasmas altamente corrosivos, altas temperaturas y altos voltajes.Por lo tanto, la fabricación de obleas requiere materiales avanzados que puedan funcionar en estas condiciones, como el acero inoxidable, el aluminio anodizado, los polímeros de alta temperatura y, lo que es más importante, los cerámicos avanzados.
Los cerámicos avanzados tienen un papel crucial para permitir estos desarrollos, ya sea en la fabricación, el uso o la aplicación de semiconductores avanzados.
En los procesos de fabricación de obleas son esenciales diversos componentes cerámicos mecanizados con precisión, como los electrodos de silicio, los sustratos de pulido de obleas, los mandriles electrostáticos, los portadores, los anillos, las cúpulas, los calentadores, las piezas resistentes al plasma, las boquillas, las ventanas y los aisladores de paso.
Los pasos típicos para producir piezas de cerámicos avanzados incluyen la fabricación en verde (torneado y fresado CNC), sinterización y luego rectificado CNC.Además, con la evolución hacia obleas de silicio y carburo de silicio de mayor tamaño, se necesitan piezas nuevas y más grandes, como calentadores, portadores y mandriles.
Sin embargo, tanto en términos de fabricación como de mecanizado, es un desafío fabricar cerámicos avanzados con altas tolerancias.Para superar esto, es necesario desarrollar máquinas herramienta de precisión.
Además, la fabricación de cerámicos es intrínsecamente más lenta que la fabricación de plásticos o metales fácilmente mecanizables.Por lo tanto, se requieren soluciones más rápidas para reducir los plazos de entrega, que generalmente demoran entre 8 y 20 semanas.
¿Cómo contribuye Hardinge Inc. a la industria de los semiconductores?
Hardinge es un proveedor global líder de soluciones avanzadas de máquinas herramienta CNC de alta precisión, herramientas y accesorios de repuesto.
Con más de 130 años de experiencia, la compañía ha sido líder en innovación con un completo espectro de máquinas de torneado CNC, fresado y rectificado, y portapiezas, ofreciendo a clientes y socios en más de 50 países en todo el mundo con soluciones inteligentes para los requisitos de fabricación más exigentes del mundo.
Nuestras máquinas CNC ofrecen una tecnología probada con la capacidad de manejar los materiales más desafiantes del mundo y las geometrías de mecanizado más complejas.Tenemos un amplio conocimiento en la construcción de rectificadoras CNC multitarea y soluciones integradas para rectificar, fresar y perforar componentes como bolas, obleas, electrodos de silicio, anillos, mandriles y domos hechos de materiales cerámicos avanzados.
Estos materiales incluyen silicio monocristalino (Si), alúmina (Al2 3O), nitruro de aluminio (AlN), nitruro de silicio (Si 3 4N), carburo de silicio (SiC), vidrio de cuarzo (SiO2), GaN y ferritas.
Hardinge cuenta con un equipo especializado que se centra en soluciones innovadoras para el mecanizado de bolas y obleas y cerámicos avanzados utilizados en las máquinas de procesamiento de semiconductores.Este equipo suministra a los clientes rectificadoras CNC multitarea de última generación y tornos de precisión CNC con hasta un 70 % de reducción del tiempo de ciclo, un 45 % de reducción de desechos, tiempos de funcionamiento de la máquina superiores al 95 %, un número reducido de operadores y una huella pequeña.
¿Cómo respalda Hardinge las últimas tendencias de fabricación?
Para tener éxito en el mercado de los semiconductores, Hardinge ha combinado la última tecnología de control, medición, mecánica y mecanizado CNC en una sola plataforma.
Al aumentar la funcionalidad, Hardinge puede desarrollar procesos automatizados en configuraciones únicas, combinando diferentes tipos de rectificado.Esto permite a los clientes lograr una mayor productividad, acabados de superficie y una calidad constante de las piezas cuando trabajan con los materiales más exigentes.
Para respaldar las últimas tendencias de fabricación, las soluciones de Hardinge están integradas con tecnología inteligente y sistemas de supervisión inteligente que son ideales para IoT e industria 4.0.Los fabricantes pueden esperar procesos de producción optimizados cuando utilizan estas plataformas, lo que conduce a una mayor eficiencia y productividad para el mecanizado de cerámicos avanzados en la industria de semiconductores.
¿Puede dar ejemplos específicos de cómo Hardinge construye máquinas con un uso extremadamente alto?
Hardinge ofrece un sistema de visión de alta resolución para la orientación automática compleja de piezas, que se centra en la creación de una nueva línea central de la pieza basada en las características de la pieza existente y permite un proceso de mecanizado excéntrico para lograr la concentricidad basada en la nueva línea central encontrada.
También ofrecemos tecnologías de medición por láser para todas las ruedas de un cambiador de herramientas y ruedas de gran OD con capacidad de desplazamiento automático que compensan el desgaste de una rueda de rectificación de diamante.Además, los láseres de alta precisión y alta velocidad de última generación son eficaces para la configuración rápida de piezas y el control del proceso de mecanizado.
Hardinge proporciona sistemas de sondeo, medición y retroalimentación de alta resolución para el mecanizado automatizado con el fin de medir las características críticas de las piezas de trabajo en el ciclo, incluidas las capacidades de corrección automática del tamaño.
Ayudamos a los clientes a lograr el control del proceso con comentarios de circuito cerrado utilizando los datos de las sondas para actualizar las compensaciones directamente en los controles de máquina herramienta de manera repetible y confiable, compensando las causas comunes de inestabilidad del proceso.
El sondeo es la mejor manera de maximizar la eficiencia, calidad, capacidad y precisión del proceso de fabricación. Las rutinas estándar de nuestro moderno control CNC simplifican la integración de los ciclos de sondeo en las operaciones de mecanizado y las herramientas fuera de línea. Estas rutinas, combinadas con una interfaz CAD, facilitan la simulación de funciones de medición.
Nuestra arquitectura de control de 5 ejes totalmente integrada puede lograr todas las operaciones de rectificado bajo ángulos de aproximación periféricos óptimos, incluida la capacidad de generar radios utilizando ruedas rectas, logrando así acabados de superficie elevados en toda la pieza.
Nuestra tecnología de giro de ejes hidrostáticos B/B1 líder en la industria se puede aplicar tanto al cabezal como al lado del cabezal de rueda para mejorar la flexibilidad de la máquina y está diseñada para admitir una arquitectura de control de 5 ejes totalmente integrada para lograr todas las operaciones en condiciones óptimas de rectificado.
También proporcionamos tecnología de husillos múltiples en la misma plataforma de máquina.Esta solución líder en la industria permite a los usuarios seleccionar potentes husillos de menor velocidad que están diseñados para operaciones de rectificado de facetado/OD utilizando ruedas más grandes al mismo tiempo que admiten husillos de alta velocidad para optimizar el procesamiento de características más pequeñas sin comprometer el rendimiento.
Nuestro husillo de cambio de herramienta automático para velocidades de hasta 30 000 rpm está montado en el eje Y vertical para completar las funciones descentradas de una manera muy eficiente. Para el husillo ATC, ofrecemos un cambiador de herramientas integrado de 20 posiciones. También proporcionamos un acondicionamiento de ruedas flexible con el apilador giratorio acoplado al eje del cabezal.
Finalmente, el diagnóstico de la máquina, la medición del rendimiento de la máquina y el mantenimiento preventivo son esenciales para establecer un nivel conocido y repetible de capacidad de proceso. Nuestros sistemas de medición por interferómetro láser y barra de bolas evalúan, supervisan y mejoran el rendimiento estático y dinámico de nuestras máquinas herramienta CNC.
¿Cómo construye Hardinge máquinas CNC para satisfacer las últimas demandas?
Hardinge ha construido muchos tornos CNC, centros de mecanizado vertical CNC y rectificadoras CNC que ya están funcionando las 24 horas al día, los 7 días a la semana en la industria de semiconductores en diferentes partes del país.La demanda actual es el desarrollo de máquinas CNC con capacidad multitarea para producir piezas de semiconductores en una sola configuración, con tiempos de producción más rápidos y menos residuos.
¿Cuántos ingresos prevé obtener Hardinge del sector de los semiconductores?
Un objetivo principal de Hardinge es convertirse en el proveedor número uno de máquinas CNC en el mercado de fabricación de cerámicos avanzados.También nos proponemos desarrollar, diseñar y fabricar máquinas de última generación fabricadas en los EE. UU., llevándolas al mercado y desarrollando nuevas tecnologías de mecanizado que puedan manejar los materiales más desafiantes del mundo y las geometrías de mecanizado más complejas.
About Dr. Osman Boydas
Dr. Osman Boydas has over 35 years of sales and service experience in the CNC Machine Tools business, which has included hands-on experience in the design and production of parts for semiconductor, aerospace, defence, energy and medical industries. He holds PhDs in Engineering from MIT and WPI, along with a European patent for a fully automated welding machine. Additionally, he has written books and articles on grinding and metal cutting.
Source: AZoM.com
