У дакладным і складаным працэсе вытворчасці паўправаднікоў і ўпакоўкі пласцін цеплавое напружанне падобна на схаваны ў цемры "разбуральнік", які пастаянна пагражае якасці ўпакоўкі і прадукцыйнасці мікрасхем. Ад розніцы ў каэфіцыентах цеплавога пашырэння паміж мікрасхемамі і ўпаковачнымі матэрыяламі да рэзкіх перападаў тэмпературы падчас працэсу ўпакоўкі - шляхі ўзнікнення цеплавога напружання разнастайныя, але ўсе яны паказваюць на зніжэнне хуткасці выхаду і ўплыў на доўгатэрміновую надзейнасць мікрасхем. Гранітная аснова з яе ўнікальнымі ўласцівасцямі матэрыялу ціха становіцца магутным "памочнікам" у вырашэнні праблемы цеплавога напружання.
Дылема тэрмічнага напружання пры ўпакоўцы пласцін
Упакоўка пласцін прадугледжвае сумесную працу шматлікіх матэрыялаў. Чыпы звычайна складаюцца з паўправадніковых матэрыялаў, такіх як крэмній, у той час як упаковачныя матэрыялы, такія як пластыкавыя ўпаковачныя матэрыялы і падкладкі, адрозніваюцца па якасці. Пры змене тэмпературы падчас працэсу ўпакоўкі розныя матэрыялы значна адрозніваюцца па ступені цеплавога пашырэння і сціскання з-за значных адрозненняў у каэфіцыенце цеплавога пашырэння (КТР). Напрыклад, каэфіцыент цеплавога пашырэння крэмніевых чыпаў складае прыблізна 2,6×10⁻⁶/℃, у той час як каэфіцыент цеплавога пашырэння звычайных эпаксідных смалавых матэрыялаў дасягае 15-20×10⁻⁶/℃. Гэты велізарны разрыў прыводзіць да асінхроннага ўсаджвання чыпа і ўпаковачнага матэрыялу падчас стадыі астуджэння пасля ўпакоўкі, ствараючы моцнае цеплавое напружанне на мяжы паміж імі. Пад пастаянным уздзеяннем цеплавога напружання пласціна можа дэфармавацца. У цяжкіх выпадках гэта можа нават прывесці да фатальных дэфектаў, такіх як расколіны чыпа, разломы паяных злучэнняў і расшараванне мяжы, што прывядзе да пашкоджання электрычных характарыстык чыпа і значнага скарачэння тэрміну яго службы. Згодна са статыстыкай галіны, узровень дэфектаў упакоўкі пласцін, выкліканых праблемамі з цеплавым напружаннем, можа дасягаць ад 10% да 15%, што становіцца ключавым фактарам, які абмяжоўвае эфектыўнае і якаснае развіццё паўправадніковай прамысловасці.
Характэрныя перавагі гранітных падставак
Нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння: граніт у асноўным складаецца з мінеральных крышталяў, такіх як кварц і палявы шпат, і яго каэфіцыент цеплавога пашырэння надзвычай нізкі, звычайна вагаецца ад 0,6 да 5×10⁻⁶/℃, што бліжэй да каэфіцыента крэмніевых чыпаў. Гэтая характарыстыка дазваляе падчас працы абсталявання для ўпакоўкі пласцін, нават пры ваганнях тэмпературы, значна памяншаць розніцу ў цеплавым пашырэнні паміж гранітнай асновай і чыпам і ўпаковачнымі матэрыяламі. Напрыклад, пры змене тэмпературы на 10℃ змяненне памеру ўпаковачнай платформы, пабудаванай на гранітнай аснове, можа паменшыць больш чым на 80% у параўнанні з традыцыйнай металічнай асновай, што значна зніжае цеплавое напружанне, выкліканае асінхронным цеплавым пашырэннем і сцісканнем, і забяспечвае больш стабільнае асяроддзе падтрымкі для пласціны.
Выдатная тэрмічная стабільнасць: Граніт мае выдатную тэрмічную стабільнасць. Яго ўнутраная структура шчыльная, а крышталі цесна звязаны іоннымі і кавалентнымі сувязямі, што забяспечвае павольную цеплаправоднасць унутры. Калі ўпаковачнае абсталяванне праходзіць праз складаныя тэмпературныя цыклы, гранітная аснова можа эфектыўна падаўляць уплыў змен тэмпературы на сябе і падтрымліваць стабільнае тэмпературнае поле. Адпаведныя эксперыменты паказваюць, што пры звычайнай хуткасці змены тэмпературы ўпаковачнага абсталявання (напрыклад, ±5℃ у хвіліну) адхіленне аднастайнасці тэмпературы паверхні гранітнай асновы можна кантраляваць у межах ±0,1℃, пазбягаючы з'явы канцэнтрацыі цеплавых напружанняў, выкліканай лакальнымі перападамі тэмператур, забяспечваючы аднастайнае і стабільнае цеплавое асяроддзе пласціны на працягу ўсяго працэсу ўпакоўкі і памяншаючы крыніцу ўзнікнення цеплавых напружанняў.
Высокая калянасць і гашэнне вібрацый: падчас працы абсталявання для ўпакоўкі пласцін механічныя рухомыя часткі ўнутры (напрыклад, рухавікі, трансмісійныя прылады і г.д.) будуць генераваць вібрацыі. Калі гэтыя вібрацыі перадаюцца на пласціну, яны ўзмацняць пашкоджанні, выкліканыя тэрмічным напружаннем. Гранітныя асновы маюць высокую калянасць і цвёрдасць, вышэйшую за цвёрдасць многіх металічных матэрыялаў, што дазваляе ім эфектыўна супрацьстаяць уздзеянню знешніх вібрацый. У той жа час іх унікальная ўнутраная структура забяспечвае ім выдатныя характарыстыкі гашэння вібрацый і дазваляе ім хутка рассейваць энергію вібрацый. Дадзеныя даследаванняў паказваюць, што гранітная аснова можа знізіць высокачашчынныя вібрацыі (100-1000 Гц), якія ўзнікаюць пры працы ўпаковачнага абсталявання, на 60-80%, значна зніжаючы эфект сувязі вібрацыі і тэрмічнага напружання і дадаткова забяспечваючы высокую дакладнасць і высокую надзейнасць упакоўкі пласцін.
Эфект практычнага прымянення
На вытворчай лініі па ўпакоўцы пласцін вядомага паўправадніковага прадпрыемства пасля ўкаранення абсталявання для ўпакоўкі з гранітнымі асновамі былі дасягнуты значныя поспехі. Згодна з аналізам дадзеных праверкі 10 000 пласцін пасля ўпакоўкі, да выкарыстання гранітнай асновы ўзровень дэфектаў пласцін, выкліканых тэрмічным напружаннем, склаў 12%. Аднак пасля пераходу на гранітную аснову ўзровень дэфектаў рэзка знізіўся да 3%, а выхад прадукцыі значна палепшыўся. Акрамя таго, доўгатэрміновыя выпрабаванні надзейнасці паказалі, што пасля 1000 цыклаў высокай тэмпературы (125℃) і нізкай тэмпературы (-55℃) колькасць паломак паяных злучэнняў чыпа на аснове гранітнай асновы скарацілася на 70% у параўнанні з традыцыйным корпусам, а стабільнасць прадукцыйнасці чыпа значна палепшылася.
Па меры таго, як паўправадніковыя тэхналогіі працягваюць развівацца ў бок павышэння дакладнасці і меншых памераў, патрабаванні да кантролю цеплавых нагрузак пры ўпакоўцы пласцін становяцца ўсё больш жорсткімі. Гранітныя асновы, дзякуючы сваім комплексным перавагам у выглядзе нізкага каэфіцыента цеплавога пашырэння, цеплавой стабільнасці і зніжэння вібрацыі, сталі ключавым выбарам для паляпшэння якасці ўпакоўкі пласцін і зніжэння ўздзеяння цеплавых нагрузак. Яны адыгрываюць усё больш важную ролю ў забеспячэнні ўстойлівага развіцця паўправадніковай прамысловасці.
Час публікацыі: 15 мая 2025 г.