Die Halbleiterindustrie boomt. Die steigende Nachfrage nach Halbleiterprodukten wie Mikroprozessoren, Speicherchips und Flachbildschirmen wurde durch das Aufkommen von Technologien der nächsten Generation wie 5G, Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI), elektrifizierte Fahrzeuge, vernetzte medizinische Geräte, Industrieroboter und vieles mehr angetrieben. Diese technisch anspruchsvollen Anwendungen erfordern häufig schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und einen geringeren Stromverbrauch, was komplexere Fertigungsprozesse erfordert. Die Fertigungspräzision liegt bei vielen Prozessen mittlerweile im 10-Nanometer-Bereich, was bedeutet, dass selbst kleinste Verunreinigungen zu Produktfehlern und Ertragsverlusten führen können. Diese Systeme müssen zuverlässig arbeiten, um die Anforderungen zu erfüllen.
Schmierstoffe werden benötigt, um die Funktionsfähigkeit von Fertigungs- und Verarbeitungsanlagen zu gewährleisten, jedoch kann der falsche Schmierstoff zu ungeplanten Ausfallzeiten und Verunreinigungen führen. Wartung und Ausfallzeiten sind teuer. Schmierstoffe schützen vor Reibung und Verschleiß, um die Lebensdauer der Komponenten zu verlängern und den zuverlässigen Betrieb der Systeme zu gewährleisten. Die Ausgasung der Schmierstoffe und die Bildung von Partikeln können Fertigungsanlagen und Produkte verunreinigen, was sich negativ auf die Produktqualität und den Ertrag auswirkt. Um diese Probleme zu vermeiden, ist die Auswahl von Hochleistungsspezialfetten mit geringer Ausgasung und geringer Partikelbildung entscheidend.
Halbleiterfertigungs- und -verarbeitungsanlagen arbeiten häufig bei hohen Temperaturen und unter Vakuum, so dass Hochleistungsschmierstoffe erforderlich sind, die ihre Linearführungen, Lager, Kugel- und Leitspindeln sowie Dichtungen vor Verschleiß schützen.
Vorteile von Halbleiterfetten und -ölen
NyeTorr®, NyeClean® und NyeVac® sind Spezialschmierstoffe, die speziell für Halbleiterfertigungs- und -verarbeitungsanlagen entwickelt wurden. Diese Halbleiterschmierstoffe mit geringer Ausgasung sind chemisch stabil, selbst wenn sie Prozessgasen ausgesetzt sind, was sie zur ersten Wahl der führenden OEMs und Hersteller von Halbleiteranlagen macht.
Wenn ein Schmiermittel ausgast, wird kondensierbares Material freigesetzt, das Wafer, Verarbeitungsgeräte und andere empfindliche Komponenten verunreinigen kann. Die Ausgasung von Schmierstoffen wird als TML (Total Mass Loss) und CVCM (Collected Volatile Condensable Material) gemäß ASTM E595 gemessen. Die Schmierstoffe von Nye liegen weit unter den von der Halbleiterindustrie festgelegten Grenzwerten für die Ausgasung: 1 % oder weniger für TML und 0,10 % oder weniger für CVCM. Nye kann diese kondensierbaren Stoffe auffangen und eine Restgasanalyse (RGA) durchführen, um die aus dem Schmierstoff in ein System ausgetretenen Stoffe zu identifizieren.
Der Begriff der dynamischen Partikelbildung beschreibt was passiert, wenn Verunreinigungen aus einer geschmierten Kugelumlaufspindel, Lager- oder Getriebesystem in die Betriebsumgebung abgegeben werden. Zu diesen Verunreinigungen können Grundölbestandteile, Verdickungspartikel, Additive usw. gehören, die durch dynamische mechanische Einwirkungen wie Rollen, Gleiten oder eine Kombination aus beidem aus dem Schmierfett freigesetzt werden. Die Ingenieure des Nye Labors für Anwendungsentwicklung und Validierung haben ein eigenes Testverfahren und -gerät entwickelt, mit dem die Partikelbildung unter diesen dynamischen Bedingungen gemessen und quantifiziert werden kann. Die Ergebnisse dieses Tests liefern wertvolle Daten, die für die Entwicklung von Spezialschmierstoffen mit geringer Partikelbildung verwendet werden können.
Ein Schmierstoff muss in der Lage sein, die mechanischen Komponenten von Laborgeräten bei hohen Temperaturen zu schützen, ohne zu verdampfen. Ausgasungen sind bei hohen Temperaturen wahrscheinlicher, da der Dampfdruck steigt. Viele der Vakuum- und Reinraumschmierstoffe von Nye sind für Temperaturen von bis zu 250 °C ausgelegt.
Fertigungsanlagen in Vakuum- und Reinraumumgebungen sind hochsensibel, da selbst mikroskopisch kleine Partikel zu Produktausfällen führen können. Der beste Weg, die Sauberkeit von Schmiermitteln zu gewährleisten, ist die Ultrafiltration, um mikroskopisch kleine Partikel in einem Schmiermittel zu beseitigen. Nye kann Fette und Öle ultrafiltrieren, um mögliche Verunreinigungen bei Halbleiteranwendungen zu beseitigen.
Alle Produkte von Nye für die Halbleiterindustrie verwenden PTFE mit einem PFOA-Gehalt von weniger als 0,1 Gewichtsprozent und entsprechen damit den REACH-Richtlinien und anderen internationalen Vorschriften. Obwohl es sich hierbei nicht um eine Messung der gesamten Produktformulierung handelt, zeigt die Analyse, dass PTFE den größten Beitrag zum PFOA-Gehalt leistet.
PFPE- und MAC-Schmierstoffe
Sowohl PFPE- als auch MAC-Schmierstoffe werden aufgrund ihres niedrigen Dampfdrucks und ihrer geringen Ausgasung für Vakuumumgebungen empfohlen. PFPE-Schmierstoffe bieten im Vergleich zu MAC-Schmierstoffen (bis zu 150° C) eine bessere Leistung bei hohen Temperaturen (bis zu 250° C). Aufgrund ihrer einzigartigen Additivpakete bieten MAC-Schmierstoffe im Vergleich zu PFPE-Schmierstoffen einen besseren Schutz vor Verschleiß. Beide Chemikalien können ultragefiltert werden, sind mit Kunststoffen und Elastomeren kompatibel und entsprechen den PFOA-Vorschriften.
NyeTorr vs NyeClean
NyeTorr® und NyeClean® sind chemisch stabile, ungiftige, synthetische Schmiermittel mit niedrigem Dampfdruck für Halbleiterkomponenten wie Lager, Linearführungen, Kugelumlaufspindeln und andere empfindliche Mechanismen. NyeTorr®-Produkte werden für den Einsatz in Ultrahochvakuumanwendungen empfohlen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. NyeClean® Produkte haben gute Eigenschaften bei der Partikelerzeugung und werden für Reinraumanwendungen wie Back-End-Verpackungen empfohlen, bei denen kein oder nur ein geringes Vakuum herrscht.
Schmierstoff | Grundölviskosität bei 40 °C | Vakuum-stabilität (ASTM E595) | Anwendungen |
NYECLEAN 5057 | 192 cSt | TML= 0.225 wt% CVCM= 0.054 wt% | Alternative für alte PFPE-Halbleiterfette, deren Produktion eingestellt wurde. |
NYECLEAN 5097R | 140 cSt | TML= 0.441 wt% CVCM= 0.044 | Bietet überragende Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit bis zu 180° C in Umgebungen, in denen Ausgasungen kein Problem darstellen. |
NYETORR 5300 | 140 cSt | TML= 0.320 wt% CVCM= 0.045 wt% | Industriestandard PFPE-Vakuumfett. |
NYETORR 5300XP | 140 cSt | TML= 0.075 wt% CVCM= 0.018 wt% | Bietet eine verbesserte Verschleißleistung bei hoher Belastung. |
NYETORR 5350 | 152 cSt | TML=0.757 wt% CVCM=0.451 wt% | Geeignet für niedriges bis mittleres Vakuum mit verbessertem Last- und Verschleißverhalten. |
NYETORR 6300 | 188 cSt | TML= 0.036 wt% CVCM= 0.006 wt% | Deutlich geringere Ausgasungsraten. |
NYETORR 6300S | 188 cSt | TML= 0.012 wt% CVCM= 0.000 wt% | Ein weiches Schmierfett für Anwendungen, die einen geringeren viskosen Widerstand und einen geringeren Drehmomentwiderstand erfordern. |
NYETORR 6350EL | 200 cSt | TML = 0.060 wt% CVCM = 0.008 wt% | Bietet Lube-For-Life-Leistung bei Anwendungen, die geringe Ausgasung und niedriges Drehmoment erfordern. |
NYETORR 6370EL | 362 cSt | TML= 0.063 wt% CVCM= 0.001 wt% | Bietet die längste Lebensdauer aller PFPE-Schmierstoffe bei gleichzeitig hervorragender Korrosions- und Verschleißbeständigkeit. |
Schmierstoff | Grundölviskosität bei 40 °C | Vakuum-stabilität (ASTM E595) | Anwendungen |
NYETORR 5200 | 108 cSt | TML= 0.068 wt% CVCM= 0.007 wt% | Hervorragende Drehmoment- und Verschleißschutzleistung zur Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten. |
NYETORR 6200 | 108 cSt | TML= 0.058 wt% CVCM= 0.025 wt% | Hervorragende Ausgasungs- und Verschleißschutzleistung. |
NYETORR 6200-FL | 108 cSt | TML=0.03 wt% CVCM=0.007 wt% | Hervorragende Drehmomentleistung bei langsamen Dithering-Vorgängen. |
Schmierstoff | Grundölviskosität bei 40 °C | Vakuum-stabilität (ASTM E595) | Anwendungen |
NYETORR 5301 | 140 cSt | TML= 0.230 wt% CVCM= 0.033 wt% | Grundöl für NyeTorr® 5300. |
NYETORR 6301 | 187 cSt | TML= 0.00 wt% CVCM= 0.000 wt% | Grundöl für NyeTorr® 6300. |
NYETORR 5361 | 192 cSt | TML= 0.03 wt% CVCM= 0.010 | Grundöl für NyeClean® 5057. |
NYETORR 6371 | 446 cSt | TML= 0.020 wt% CVCM= 0.002 wt% | Grundöl für NyeTorr® 6370EL. |
NYETORR 5381 | 809 cSt | TML= 0.070 wt% CVCM= 0.004 wt% | Wird als Fettersatz für statische Dichtungen verwendet, wenn ein gewisses Maß an Dämpfung erforderlich ist. |
Schmierstoff | Grundölviskosität bei 40 °C | Vakuum-stabilität (ASTM E595) | Anwendungen |
NYETORR 5201 | 108 cSt | TML= 0.120 wt% CVCM= 0.013 wt% | Grundöl für NyeTorr® 5200. |
NYETORR 6201 | 108 cSt | TML= 0.110 wt% CVCM= 0.010 wt% | Grundöl für NyeTorr® 6200. |
SYNTHETIC OIL 3001A | 2082 cSt | TTML=0.100 wt% CVCM= 0.050wt% | Ein ultrafiltriertes Öl für belastete Anwendungen, die eine ausgezeichnete Filmfestigkeit erfordern. |
Schmierstoff | Grundölviskosität bei 40 °C | Vakuum-stabilität (ASTM E595) | Anwendungen |
NYEVAC 9720 | 61 cSt | TML= 0.359 wt% CVCM= 0.023 wt% | Esteröl, das in Turbomolekularpumpen verwendet wird. |
NYEVAC 9721 | 61 cSt | TML= 0.942 wt% CVCM= 0.467 wt% | Ein mit Lithiumseife verdicktes Esterfett für Turbomolekular-Vakuumpumpensysteme. |
NYEVAC 9724 | 61 cSt | TML= 0.279 wt% CVCM= 0.073 wt% | Ein sehr weiches, mit PTFE verdicktes Esterfett für Turbomolekular-Vakuumpumpensysteme. |
Prüfung und Herstellung
Die für die Herstellung eines Schmierstoffs verwendeten Materialien und Herstellungsverfahren können die Sauberkeit des Schmierstoffs beeinflussen. Bei Nye müssen die Rohstoffe strenge Qualitätsstandards erfüllen. Die Vakuumschmierstoffe werden in nach ISO Klasse 8 und Klasse 7 zertifizierten Reinräumen hergestellt und verpackt, um sicherzustellen, dass die Produkte für Ihre Produktionsumgebung geeignet sind.
Alle Nye Produkte können im VAST-Labor (Vacuum Aerospace Semiconductor Test) auch unter Vakuum und hohen Temperaturen getestet werden. Die unter diesen simulierten Betriebsbedingungen durchgeführten Tests liefern den Kunden genaue Angaben zu Ausgasung, Partikelbildung und anderen wichtigen Leistungsdaten, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Schmierstoffs für Ihre Präzisionsfertigungsanlagen und High-End-Fertigungsprozesse helfen. Die einzigartigen Materialien von Nye, wie z. B. Pennzane, und die Herstellungsmethoden, wie z. B. die Ultrafiltration, halten seit fast 50 Jahren nachweislich den härtesten Bedingungen auf der Erde und im Weltraum stand.
