Вафельді қаптаманың дәл және күрделі жартылай өткізгішті өндіру процесінде термиялық кернеу қараңғыда жасырылған «бұзушы» сияқты, қаптаманың сапасына және чиптердің өнімділігіне үнемі қауіп төндіреді. Чиптер мен орау материалдары арасындағы термиялық кеңею коэффициенттерінің айырмашылығынан орау процесінде температураның күрт өзгеруіне дейін, термиялық кернеудің пайда болу жолдары әртүрлі, бірақ барлығы шығымдылық деңгейін төмендету және чиптердің ұзақ мерзімді сенімділігіне әсер ету нәтижесін көрсетеді. Бірегей материалдық қасиеттері бар гранит негізі жылулық кернеу мәселесімен күресуде тыныш түрде қуатты «көмекшіге» айналады.
Вафельді қаптамадағы термиялық кернеу дилеммасы
Вафельді қаптама көптеген материалдардың бірлескен жұмысын қамтиды. Чиптер әдетте кремний сияқты жартылай өткізгіш материалдардан тұрады, ал пластик орауыш материалдары мен субстраттар сияқты орауыш материалдардың сапасы әртүрлі. Буып-түю процесінде температура өзгерген кезде, әртүрлі материалдар термиялық кеңею коэффициентінің (КТЭ) айтарлықтай айырмашылығына байланысты термиялық кеңею және жиырылу дәрежесінде айтарлықтай өзгереді. Мысалы, кремний чиптерінің термиялық кеңею коэффициенті шамамен 2,6×10⁻⁶/℃, ал қарапайым эпоксидті шайырдан жасалған қалыптау материалдарының термиялық кеңею коэффициенті 15-20 ×10⁻⁶/℃ дейін жоғары. Бұл үлкен алшақтық қаптамадан кейінгі салқындату сатысында чип пен орау материалының шөгу дәрежесін асинхронды етіп, екеуінің арасындағы интерфейсте күшті жылу кернеуін тудырады. Термиялық кернеудің үздіксіз әсерінен вафли майысып, деформациялануы мүмкін. Ауыр жағдайларда ол тіпті чиптің жарықтары, дәнекерленген қосылыстардың сынуы және интерфейстің деламиминациясы сияқты өлімге әкелетін ақауларды тудыруы мүмкін, нәтижесінде чиптің электрлік өнімділігі бұзылады және оның қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады. Өнеркәсіптік статистикаға сәйкес, термиялық кернеу мәселелерінен туындаған вафельді қаптаманың ақаулық деңгейі 10% -дан 15% дейін жоғары болуы мүмкін, бұл жартылай өткізгіш өнеркәсібінің тиімді және сапалы дамуын шектейтін негізгі факторға айналады.
Гранит негіздерінің тән артықшылықтары
Термиялық кеңеюдің төмен коэффициенті: Гранит негізінен кварц және дала шпаты сияқты минералды кристалдардан тұрады және оның термиялық кеңею коэффициенті өте төмен, әдетте 0,6-дан 5×10⁻⁶/℃ дейін ауытқиды, бұл кремний чиптеріне жақын. Бұл сипаттама вафельді орау жабдығын пайдалану кезінде, тіпті температура ауытқуларына тап болған кезде, гранит негізі мен чип және орау материалдары арасындағы термиялық кеңеюдегі айырмашылықты айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді. Мысалы, температура 10 ℃ өзгерген кезде, гранит негізіне салынған орау платформасының өлшемдерінің вариациясын дәстүрлі металл негізмен салыстырғанда 80% -дан астам азайтуға болады, бұл асинхронды термиялық кеңею мен жиырылуынан туындаған термиялық кернеуді айтарлықтай жеңілдетеді және пластинаның тұрақты қолдау ортасын қамтамасыз етеді.
Тамаша термиялық тұрақтылық: Гранит тамаша термиялық тұрақтылыққа ие. Оның ішкі құрылымы тығыз, ал кристалдар иондық және коваленттік байланыстар арқылы тығыз байланысқан, бұл ішкі жылуды баяу өткізуге мүмкіндік береді. Қаптама жабдығы күрделі температура циклдарынан өткенде, гранит негізі температураның өзгеруінің өзіне әсер етуін тиімді түрде басады және тұрақты температура өрісін сақтай алады. Тиісті эксперименттер орау жабдығының жалпы температуралық өзгеру жылдамдығы жағдайында (мысалы, минутына ± 5 ℃) гранит негізінің бетінің температурасының біркелкі ауытқуын ± 0,1 ℃ шегінде бақылауға болады, бұл жергілікті температура айырмашылығынан туындаған термиялық кернеу концентрациясының құбылысын болдырмайды, вафельдің біркелкі және қайта қаптау процесінде болуын қамтамасыз етеді. термиялық кернеудің пайда болуы.
Жоғары қаттылық және дірілді сөндіру: Вафельді орау жабдығы жұмыс істеген кезде ішіндегі механикалық қозғалатын бөліктер (мысалы, қозғалтқыштар, трансмиссиялық құрылғылар және т.б.) діріл тудырады. Егер бұл тербеліс пластинкаға берілсе, олар пластинаға термиялық кернеу әсерінен болатын зақымдануды күшейтеді. Гранит негіздері сыртқы тербелістердің кедергілеріне тиімді қарсы тұра алатын көптеген металл материалдарға қарағанда жоғары қаттылыққа және қаттылыққа ие. Сонымен қатар, оның бірегей ішкі құрылымы оған керемет дірілді өшіру өнімділігін береді және діріл энергиясын жылдам таратуға мүмкіндік береді. Зерттеу деректері гранит негізі орау жабдығының жұмысы нәтижесінде пайда болатын жоғары жиілікті дірілді (100-1000 Гц) 60%-дан 80%-ға дейін төмендете алатынын, діріл мен термиялық кернеудің қосылыс әсерін айтарлықтай төмендететінін және одан әрі пластинаның жоғары дәлдігі мен жоғары сенімділігін қамтамасыз ететінін көрсетеді.
Практикалық қолдану әсері
Белгілі жартылай өткізгіштер шығаратын кәсіпорынның вафельді қаптамалар өндірісінде гранитті негіздегі орау жабдығын енгізгеннен кейін тамаша жетістіктерге қол жеткізілді. Гранитті негізді қабылдағанға дейін қаптамадан кейін 10 000 вафлиді тексеру деректерін талдау негізінде термиялық кернеуден туындаған пластинаның деформациясының ақаулық деңгейі 12% құрады. Дегенмен, гранитті негізге көшкеннен кейін ақау деңгейі 3% шегіне дейін күрт төмендеп, өнімділік деңгейі айтарлықтай жақсарды. Сонымен қатар, ұзақ мерзімді сенімділік сынақтары жоғары температураның (125℃) және төмен температураның (-55℃) 1000 циклінен кейін дәстүрлі базалық пакетпен салыстырғанда гранит негізіне негізделген чиптің дәнекерлеу қосылыстарының ақаулары саны 70% азайғанын және чиптің жұмыс тұрақтылығының айтарлықтай жақсарғанын көрсетті.
Жартылай өткізгіштер технологиясы жоғары дәлдікке және кішірек өлшемге қарай ілгерілеуді жалғастырған сайын, вафли қаптамасындағы термиялық кернеуді бақылауға қойылатын талаптар барған сайын қатаң бола түсуде. Гранит негіздері төмен термиялық кеңею коэффициентінде, термиялық тұрақтылықта және дірілді азайтуда жан-жақты артықшылықтары бар, вафельді қаптаманың сапасын жақсарту және термиялық кернеудің әсерін азайту үшін негізгі таңдау болды. Олар жартылай өткізгіш өнеркәсібінің тұрақты дамуын қамтамасыз етуде барған сайын маңызды рөл атқаруда.
Хабарлама уақыты: 15 мамыр 2025 ж