编者按:年开年之际,SMC(中国)有限公司董事长赵彤博士接受本刊邀请,特撰写此文,通过展示SMC围绕新兴领域研制的新产品,深入阐述气动技术如何为中国产业转型升级保驾护航,如何实现产品自身的节能降耗,同时助力绿色制造,并对气动行业和企业发展进行了思考。
“创新之道,唯在得人。企业不仅要做好产品,更要重视培养人才。”这是赵彤博士结合SMC的发展之路和自身经历得出的感言。作为企业,不仅要做好产品,还应承担培养人才的责任,这是企业可持续发展的根基。
”与时俱进的气动技术与产业SMC(中国)有限公司董事长赵彤博士经历了几个五年计划的发展和各个工业领域的励精图治,我国从工业大国开始向着工业强国迈进。中美贸易摩擦更加激发了产业转型升级,推动制造业的IT化和自动化发展,逐步实现高效率的智能制造。最近电视新闻节目中介绍各行各业自动化发展和智能制造所取得的成就里,那些令人兴奋的自动化装置和高效率的生产线上,处处可以看到小巧气动元件的身影,气动技术仍然是实现工业自动化的重要技术手段。我们更应该看到,进入到21世纪的中国制造业,已经开始从钢铁、化工等重工业向轻薄短小的微电子、新能源、新材料、生物医药、医疗器械、食品包装等轻工业行业转变。以扩大内需为推手,促进外循环大经济,技术创新,节能降耗,绿色环保,提高经济发展质量,传统的市场开始发生巨大的变化。各国产业如何体现企业价值,落实SDGs(联合国可持续发展目标,包括地球环境、人才培养、健康、社会贡献等)计划,都是不可推卸的社会责任,也是今后要面对的市场。面临中国产业转型升级,提质增效的时代要求,气动技术应如何发展?气动产业怎样体现它的社会贡献与责任?我们说,没有其他选择,产业的变革必须跟上时代的发展,企业的发展必须与国策相向而行。让气动技术与产品为中国产业转型升级保驾护航
时代不断发展,技术不断进步,气动产业必须跟上这个时代,让气动技术与产品为中国的产业转型升级保驾护航。半导体产业和FPD产业众所周知,信息化时代最基础的产品是芯片,我国是芯片消费大国,实现芯片的国产化依赖于制造芯片过程所需的蚀刻机、MO-CVD等高端装备,而制造这些设备所需要的核心元件能否实现国产化?利用气动技术,我们为半导体产业能做些什么?◆温控器(chiller和thermocon)冷干机是利用制冷及热交换的原理降低露点析出空气中水分的设备,同理,温控器利用制冷、加热,循环系统及热交换所组成的闭环控制,就可以应用于半导体制程中反应腔室温度的精准快速响应的温度控制。近年来,随着晶硅片的尺寸越来越大(由4″到12″),线宽由几十微米到现在的5纳米,对各种工艺的稳定性,均一性及快速响应性等提出了严格的要求,制程中对温度的精确控制也越来越高。SMC开发的温控器的温度控制范围-20℃~+90℃,控制精度可达到±0.01℃,可满足半导体硅片各个制造工艺的要求,包括制程中对温度精度要求极高的蚀刻工艺,得到AMAT、TEL、中微、北方微电子等设备厂家的认证,广泛使用在刻蚀设备(见图1)、MOCVD、CVD、PVD等设备上。液晶面板生产所用LLO激光剥离设备也需要性能稳定,高精度的温控设备。图1SMC温控产品在刻蚀设备上的应用为节省各设备厂的制造空间(洁净室),SMC开发了双通道及三通道的温控产品,同时随着技术不断发展及节能降耗,减少CO2排放的要求,SMC开发的第四代温控产品进一步减省88%的电力及冷却水的消耗,成为高精度、快速反应、高稳定性、低能耗的绿色环保产品。◆高真空阀真空元件是气动产品的重要组成部分,而半导体硅片生产工艺所需要的真空环境更为特殊。制程所需要的容腔工艺环境要做到“高真空、高洁净、恒温控制”。SMC开发的高真空阀XL/XM/XSA系列产品用于控制设备腔室排气和供气,XGT/XTGP系列用于控制腔室的开关门。这些高真空阀在半导体制造核心工艺:光刻、蚀刻、薄膜、离子注入等设备上都有很好的应用案例(见图2)。图2高真空产品在半导体制造工艺中的应用SMC的高真空排气阀与供气阀做成一体,降低了泄漏风险;阀体材料做真空脱气处理,保证了高真空应用下的性能;内表面做草酸阳极氧化处理,提高产品的耐腐蚀性;密封材料的多样化,满足客户多种工艺的需求;金属膜片构造,降低发尘对工艺的影响;加热式扩展品种,解决污染物的沉积问题;两段式扩展品种,实现稳定的供排气,提高传片的稳定性和良品率;这些高真空阀采用超洁净清洗工艺(class6),在高洁净车间(class5)组装,保证产品的洁净。可以看出,用于半导体制造工艺的产品虽然利用了真空技术和阀门控制(见图3),但无论是设计、还是材料与工艺都更加严格,高真空阀迈进了一个全新的应用领域。图3高真空供排气阀的应用
◆关于PFA产品半导体行业因工艺要求,需大量使用化学液作为生产用的原材料,其中包括强酸强碱、有机溶剂等。化学液的供给则需要大量的管件、控制阀和泵类自动化产品,该类产品除了自动化控制的要求之外,其原材料的选择使用也有更高的工艺要求,特别是耐化学腐蚀性能和较低的离子析出。PFA产品(隔膜泵、方向控制阀、气控减压阀、流量开关和数以千计的各种类型的接头)主要应用在半导体加工的湿法工艺上(湿法清洗、化学研磨、电镀),光刻工艺中的匀胶显影设备也需要这些化学药液的参与。作为FAB工厂,通常需要将这些化学液用压力或泵类产品输送至化学液自动分配系统柜(CDS)内,再经过输送管路分配到各类工艺设备中。这类元件在耐高温,耐腐蚀材料的选用及低药液残留等结构设计上必须做特殊的考虑,以满足半导体加工工艺的高纯度、高精度、高可靠性等特殊要求。控制阀:材料的选用应保证发尘量小,流道的优化设计以保证不因流动过程中的压力变化产生微细气泡,利用膜片缓冲以防止水锤问题,阀体内部采用防止药液残留积聚的特殊结构等。PFA接头:四重密封结构,耐冷热循环和高低压循环,在狭小空间抗软管弯曲变形等。针对半导体生产工艺设备的各种要求,SMC利用气动技术,开发出PSA隔膜泵、流量开关、流量调整针阀、气控减压阀等,并应客户的不同要求制作成集成控制单元,被广泛应用在CMP设备、清洗设备、湿法刻蚀设备、匀胶显影等设备上,在半导体制造领域,可以处处看到应用气动技术的案例,但却很难看到传统气动元件的身影。生物医药和医疗设备随着社会的不断发展,人们越来越