Пластиналы қаптаманың дәл және күрделі жартылай өткізгіш өндіріс процесінде термиялық кернеу қараңғыда жасырынған «қиратушы» сияқты, қаптаманың сапасы мен чиптердің жұмысына үнемі қауіп төндіреді. Чиптер мен қаптама материалдары арасындағы термиялық кеңею коэффициенттерінің айырмашылығынан бастап қаптама процесіндегі температураның күрт өзгеруіне дейін термиялық кернеудің пайда болу жолдары әртүрлі, бірақ барлығы чиптердің өнімділік жылдамдығының төмендеуіне және ұзақ мерзімді сенімділігіне әсер етуіне әкеледі. Гранит негізі, өзінің ерекше материалдық қасиеттерімен, термиялық кернеу мәселесін шешуде үнсіз қуатты «көмекшіге» айналуда.
Пластиналы қаптамадағы термиялық стресс дилеммасы
Пластиналы қаптама көптеген материалдардың бірлескен жұмысын қамтиды. Чиптер әдетте кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдардан тұрады, ал пластикалық қаптама материалдары мен негіздері сияқты қаптама материалдарының сапасы әртүрлі болады. Қаптау процесінде температура өзгерген кезде, жылу кеңею коэффициентіндегі (ТКК) айтарлықтай айырмашылықтарға байланысты әртүрлі материалдар жылу кеңеюі мен жиырылу дәрежесінде айтарлықтай ерекшеленеді. Мысалы, кремний чиптерінің жылу кеңею коэффициенті шамамен 2,6 × 10⁻⁶/℃ құрайды, ал кең таралған эпоксидті шайыр қалыптау материалдарының жылу кеңею коэффициенті 15-20 × 10⁻⁶/℃ дейін жетеді. Бұл үлкен алшақтық қаптамадан кейінгі салқындату кезеңінде чип пен қаптама материалының жиырылу дәрежесінің асинхронды болуына әкеліп соғады, бұл екеуінің арасындағы шекарада күшті жылу кернеуін тудырады. Жылу кернеуінің үздіксіз әсерінен пластина майысып, деформациялануы мүмкін. Ауыр жағдайларда, тіпті чиптің жарықтары, дәнекерлеу қосылысының сынуы және шекараның деламинациясы сияқты өлімге әкелетін ақауларды тудыруы мүмкін, бұл чиптің электрлік өнімділігіне зиян келтіреді және оның қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартады. Салалық статистикаға сәйкес, термиялық кернеу мәселелерінен туындаған пластина қаптамасының ақаулық деңгейі 10%-дан 15%-ға дейін жетуі мүмкін, бұл жартылай өткізгіш өнеркәсібінің тиімді және сапалы дамуын шектейтін негізгі факторға айналады.
Гранит негіздердің сипаттамалық артықшылықтары
Термиялық кеңею коэффициентінің төмендігі: Гранит негізінен кварц және дала шпаты сияқты минералды кристалдардан тұрады, және оның термиялық кеңею коэффициенті өте төмен, әдетте 0,6-дан 5 × 10⁻⁶/℃-қа дейін, бұл кремний чиптеріне жақын. Бұл сипаттама пластиналы қаптама жабдықтарын пайдалану кезінде, тіпті температура ауытқуларына тап болған кезде де, гранит негізі мен чип және қаптама материалдары арасындағы термиялық кеңею айырмашылығының айтарлықтай азаюына мүмкіндік береді. Мысалы, температура 10℃-қа өзгерген кезде, гранит негізіне салынған қаптама платформасының өлшемінің өзгеруін дәстүрлі металл негізімен салыстырғанда 80%-дан астамға азайтуға болады, бұл асинхронды термиялық кеңею мен жиырылудан туындаған термиялық кернеуді айтарлықтай жеңілдетеді және пластина үшін тұрақты тірек ортасын қамтамасыз етеді.
Тамаша термиялық тұрақтылық: Гранит керемет термиялық тұрақтылыққа ие. Оның ішкі құрылымы тығыз, ал кристалдар иондық және коваленттік байланыстар арқылы тығыз байланысқан, бұл ішінде жылудың баяу өтуіне мүмкіндік береді. Қаптау жабдығы күрделі температура циклдарынан өткен кезде, гранит негізі температураның өзгеруінің өзіне әсерін тиімді түрде басады және тұрақты температура өрісін сақтай алады. Тиісті тәжірибелер қаптау жабдығының жалпы температураның өзгеру жылдамдығында (мысалы, минутына ±5℃) гранит негізінің беткі температурасының біркелкілік ауытқуын ±0,1℃ шегінде басқаруға болатынын, жергілікті температура айырмашылықтарынан туындаған жылулық кернеу концентрациясы құбылысын болдырмауға, пластинаның қаптау процесінде біркелкі және тұрақты жылулық ортада болуын қамтамасыз етуге және жылулық кернеудің пайда болу көзін азайтуға болатынын көрсетеді.
Жоғары қаттылық және дірілді басылу: Пластиналы қаптама жабдықтарын пайдалану кезінде ішіндегі механикалық қозғалатын бөлшектер (мысалы, қозғалтқыштар, беріліс құрылғылары және т.б.) діріл тудырады. Егер бұл дірілдер пластинаға берілсе, олар пластинаға термиялық кернеуден келтірілген зақымды күшейтеді. Гранит негіздері жоғары қаттылыққа және көптеген металл материалдарына қарағанда қаттылыққа ие, бұл сыртқы дірілдердің кедергісіне тиімді түрде төтеп бере алады. Сонымен қатар, оның бірегей ішкі құрылымы оған тамаша дірілдеу өнімділігін береді және діріл энергиясын тез таратуға мүмкіндік береді. Зерттеу деректері гранит негізі қаптама жабдықтарын пайдалану кезінде пайда болатын жоғары жиілікті дірілді (100-1000 Гц) 60%-дан 80%-ға дейін төмендете алатынын, діріл мен термиялық кернеудің байланыс әсерін айтарлықтай төмендете алатынын және пластиналы қаптаманың жоғары дәлдігі мен жоғары сенімділігін одан әрі қамтамасыз ететінін көрсетеді.
Практикалық қолдану әсері
Белгілі жартылай өткізгіш өндірісі кәсіпорнының пластина қаптама өндіріс желісінде гранит негізі бар қаптама жабдықтарын енгізгеннен кейін айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізілді. Гранит негізін қабылдағанға дейін қаптамадан кейін 10 000 пластинаның тексеру деректерін талдау негізінде термиялық кернеуден туындаған пластинаның деформациялану ақаулық деңгейі 12% құрады. Дегенмен, гранит негізіне ауысқаннан кейін ақаулық деңгейі күрт төмендеп, 3%-ға дейін төмендеді, ал өнімділік деңгейі айтарлықтай жақсарды. Сонымен қатар, ұзақ мерзімді сенімділік сынақтары жоғары температура (125℃) және төмен температура (-55℃) 1000 циклынан кейін гранит негізі бар пластинаның дәнекерлеу қосылыстарының істен шығу саны дәстүрлі пластинамен салыстырғанда 70%-ға азайғанын және пластинаның өнімділік тұрақтылығы айтарлықтай жақсарғанын көрсетті.
Жартылай өткізгіш технологиясы жоғары дәлдік пен кішірек өлшемге қарай дамып келе жатқандықтан, пластина қаптамасындағы термиялық кернеуді бақылау талаптары барған сайын қатаңдана түсуде. Төмен термиялық кеңею коэффициенті, термиялық тұрақтылық және дірілді азайту сияқты жан-жақты артықшылықтары бар гранит негіздері пластина қаптамасының сапасын жақсарту және термиялық кернеудің әсерін азайту үшін негізгі таңдауға айналды. Олар жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің тұрақты дамуын қамтамасыз етуде барған сайын маңызды рөл атқаруда.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 15 мамыр