پودر سیلیس کروی برای کاربردهای بسته بندی الکترونیکی

کوچک سازی مداوم دستگاه های نیمه هادی و افزایش ادغام در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) به مواد بسته بندی نیاز دارد که می توانند استرس های حرارتی و مکانیکی شدید را مدیریت کنند. پرکننده های سیلیکا زاویه ای سنتی در تراکم بسته بندی بالا مورد نیاز برای تراشه های پیشرفته شکست می خورند. آنها باعث افزایش ویسکوزیته غیرقابل قبول در ترکیبات قالب گیری اپوکسی (EMC)، سایش شدید ساینده در ابزارهای تولیدی، و خطرات بالای جاروب سیم یا ترک خوردگی براده می شوند. برای دستیابی به نرخ پر کردن تا 90٪ و در عین حال حفظ قابلیت پردازش، مهندسان باید به سمت تخصصی بروند پودر سیلیس کروی برای بسته بندی الکترونیکی . این انتقال، گلوگاه‌های رئولوژیکی را برطرف می‌کند و اجازه بارگذاری پرکننده متراکم را بدون به خطر انداختن ویژگی‌های جریان رزین پخت‌نشده می‌دهد. ما معیارهای ارزیابی فنی، روش‌های ساخت، معاوضه‌های عملکرد و ریسک‌های اجرایی را برای تامین منابع این مواد بررسی می‌کنیم.

• مورفولوژی جریان را دیکته می‌کند: پودر سیلیس با کروی بالا برای دستیابی به حداکثر چگالی بسته‌بندی (تا 90%) در EMC و رزین‌های کم‌پر و در عین حال حفظ ویسکوزیته پایین و جلوگیری از جاروکردن سیم در حین کپسوله‌سازی الزامی است.

• خلوص از خرابی جلوگیری می کند: پودر سیلیس کروی با خلوص بالا (99.9٪ +) با ناخالصی های یونی کاملاً کنترل شده و انتشار ذرات آلفا کم برای جلوگیری از خطاهای نرم در دستگاه های حافظه و خوردگی در مدارهای مجتمع غیرقابل مذاکره است.

• بهینه‌سازی PSD حیاتی است: انتخاب توزیع اندازه ذرات (PSD) - که معمولاً اندازه‌های بین 0.01 میکرومتر و 50 میکرومتر را با برش‌های محکم خاص مانند 2.5 میکرومتر برای کم‌پرهای پیشرفته ترکیب می‌کند - اهرم اصلی برای متعادل کردن کاهش ضریب انبساط حرارتی (CTE) با جریان‌پذیری رزین است.

• روش ساخت مهم است: روش سنتز تامین کننده (به عنوان مثال، همجوشی شعله در مقابل سل-ژل) اساساً خلوص خط پایه، قوام کروی و مناسب بودن را برای بخش های مصرف نهایی خاص تعیین می کند.

• درمان سطحی خطر را کاهش می دهد: سیلیس کروی فوق ریز درمان نشده مستعد تجمع است. ارزیابی قابلیت های اصلاح سطح تامین کننده (به عنوان مثال، عوامل جفت کننده سیلان) برای اطمینان از پراکندگی یکنواخت حیاتی است.

نقش پودر سیلیس کروی در بسته بندی الکترونیکی

تعریف معیارهای موفقیت

بسته بندی نیمه هادی مدرن تحت محدودیت های فیزیکی سخت عمل می کند. محصور کننده باید حداقل انبساط حرارتی، هدایت حرارتی بالا، مقاومت مطلق در برابر رطوبت و بازده تولید بالا را ارائه دهد. قالب های سیلیکونی دارای ضریب انبساط حرارتی (CTE) بسیار پایینی هستند که معمولاً حدود 2.6 تا 3.0 ppm/K است. رزین های اپوکسی پر نشده CTE بسیار بالاتری را نشان می دهند که اغلب از 60 ppm/K فراتر می رود. فریم های سربی مسی در حدود 17 ppm/K قرار دارند. این عدم تطابق شدید باعث ایجاد استرس ترمومکانیکی شدید در طول چرخه دما می شود. اگر کنترل نشود، این تنش منجر به لایه برداری در رابط اتصال قالب، خستگی مفصل لحیم کاری یا ترک های فاجعه بار قالب می شود. وظیفه اصلی مواد پرکننده، پر کردن این شکاف فیزیکی است. با بارگذاری رزین با پرکننده کم CTE، مهندسان CTE کامپوزیت را به سمت پایین هدایت می‌کنند و در عین حال خواص عایق الکتریکی بسته را حفظ می‌کنند.

ترکیبات قالب گیری اپوکسی (EMC) و رزین های کم پر

در فرمولاسیون EMC ها و رزین های کم پر، پودر سیلیس برای بسته بندی الکترونیکی به عنوان پرکننده عملکردی اولیه عمل می کند. این رزین ها اغلب حاوی 70 تا 90 درصد وزنی سیلیس هستند. پرکننده از قالب های سیلیکونی شکننده در برابر شوک فیزیکی، نفوذ رطوبت و آلاینده های شیمیایی محافظت می کند. فرآیندهای قالب گیری انتقالی به EMC نیاز دارند که ویسکوزیته کم (معمولاً زیر 15 پاس در دمای 175 درجه سانتیگراد) را حفظ کند تا در حفره های قالب پیچیده جریان یابد. در زیرپرهای مویرگی که برای طراحی های فلیپ چیپ استفاده می شود، الزامات حتی سختگیرتر است. پرکننده باید از میان شکاف های باریکی به اندازه 10 تا 50 میکرومتر بدون ته نشین شدن یا ایجاد حفره جریان یابد. شکل کروی به ذرات اجازه می دهد تا از کنار یکدیگر غلت بزنند و برجستگی های لحیم کاری ظریف را پشت سر بگذارند و از توزیع یکنواخت در زیر قالب اطمینان حاصل کنند و یکپارچگی ساختاری مجموعه نهایی را به حداکثر برسانند.

بسترهای میکروالکترونیک و ورقه های مسی (CCL)

فراتر از محصورکننده‌های مایع و ترکیبات قالب‌گیری، سیلیس کروی به طور فزاینده‌ای در ساخت بسترهای میکروالکترونیکی سفت و انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. در ورقه‌های مسی با فرکانس بالا (CCL) که برای ارتباطات 5G، رادار خودرو (مثلاً سیستم‌های 77 گیگاهرتز) و بردهای سرور پیشرفته استفاده می‌شود، ثبات ابعادی یک الزام جدی است. ترکیب سیلیس کروی در ماتریس های سوبسترای بیسمالیمید تریازین (BT) یا PTFE ثابت دی الکتریک (Dk) و ضریب اتلاف (Df) را کاهش می دهد. سیلیس به طور طبیعی Dk پایین تقریباً 3.8 و Df در حدود 0.001 را نشان می دهد. این امر از دست دادن سیگنال در انتقال داده با سرعت بالا را به حداقل می رساند. سطح صاف ذرات کروی همچنین از ریز سایش بافت های ظریف شیشه ای استفاده شده در این ورقه ها جلوگیری می کند و استحکام مکانیکی تخته را در حین عملیات پرس و سوراخکاری حفظ می کند.

تغییر از زاویه ای به کروی

انتقال از سیلیس خرد شده زاویه ای به سیلیس کروی نشان دهنده یک تغییر اساسی در مهندسی بسته بندی است. سیلیس زاویه ای از آسیاب مکانیکی بلوک های کوارتز تولید می شود. این ارزان است اما نرخ پر کردن را به شدت محدود می کند. ذرات زاویه ای دارای سطح ویژه بالایی (SSA) هستند. SSA بالا به این معنی است که رزین مایع بیشتری روی سطح ذرات تثبیت می شود و رزین آزاد کمتری برای تسهیل جریان باقی می گذارد. لبه های دندانه دار در داخل رزین به هم متصل می شوند و به طور تصاعدی ویسکوزیته را افزایش می دهند و باعث سایش ابزار ساینده در قالب ها و نازل های توزیع می شوند. سیلیس کروی سرعت پر شدن فوق العاده بالا را با حداقل اصطکاک امکان پذیر می کند. سطوح صاف و گرد، سطح کل را در واحد حجم کاهش می‌دهند و به رزین کمتری برای خیس کردن ذرات نیاز دارند. این به مهندسان اجازه می دهد تا سیلیس بیشتری را در همان حجم بسته بندی کنند، CTE را پایین بیاورند و رسانایی حرارتی را بدون تبدیل رزین خشک نشده به یک جامد غیرقابل کار، بهبود بخشند.

مقایسه پرکننده های سیلیسی زاویه ای در مقابل کروی

ابعاد ارزیابی فنی برای سیلیس کروی درجه الکترونیکی

ارزیابی روش‌های ساخت (Flame Fusion در مقابل سنتز شیمیایی)

روش سنتز به طور مستقیم خط پایه فیزیکی و شیمیایی پرکننده را تعیین می کند. همجوشی سنتی شعله شامل تغذیه پودر کوارتز زاویه ای با خلوص بالا به داخل یک پلاسما با دمای بالا یا شعله اکسیژن-هیدروژن (اغلب بیش از 2000 درجه سانتیگراد) است. ذرات نامنظم فورا ذوب می شوند و کشش سطحی آنها را قبل از خروج از منطقه احتراق و سرد شدن سریع به کره های کامل می کشاند. این روش بسیار مقیاس پذیر است و بخش عمده ای از سیلیس کروی درجه الکترونیکی مورد استفاده در ICهای منطقی استاندارد، اجزای گسسته و CCLهای استاندارد.

سنتز شیمیایی پیشرفته، مانند فرآیند سل-ژل یا انتقال رطوبت در فاز بخار (VMC)، ذرات سیلیس را از سطح مولکولی می‌سازد. سل-ژل شامل هیدرولیز و تراکم آلکوکسیدهای سیلیکون (مانند تترااتیل ارتوسیلیکات، TEOS) در محلول الکلی با یک کاتالیزور آمونیاک است. از آنجایی که به کوارتز استخراج شده متکی نیست، سنتز شیمیایی به خلوص تقریباً کامل و کروی دقیق دست می یابد. VMC از پودر فلز سیلیکون در واکنش با اکسیژن و بخار آب در یک راکتور کنترل شده با دمای بالا استفاده می کند. مهندسان سیلیس سنتز شده شیمیایی را برای دستگاه های حافظه پیشرفته، الکترونیک قدرت، و تراشه های منطق گره پیشرفته که در آن ناخالصی های ناچیز قابل تحمل نیست، مشخص می کنند.

روش ها و مشخصات تولید پودر سیلیس

ارزیابی کروییت و مورفولوژی بالا

کرویت به عنوان یک نسبت تعیین می شود که در آن یک کره کامل برابر با 1.0 است. این معمولاً با استفاده از نرم افزار تجزیه و تحلیل تصویر خودکار متصل به میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) اندازه گیری می شود و دایره ای هزاران ذره را محاسبه می کند. برای بسته بندی الکترونیکی، نسبت کروی قابل قبول معمولا > 0.95 است. ذرات با نسبت های پایین تر، بی نظمی های سطحی را نشان می دهند که سطح ویژه را افزایش می دهد. سطح ویژه بالاتر، مقدار بیشتری از رزین اپوکسی مایع را جذب می‌کند و رزین کمتری برای تسهیل جریان باقی می‌گذارد. پودر سیلیس کروی بالا به طور مستقیم با کاهش ویسکوزیته در حالت پخته نشده ارتباط دارد. این ویسکوزیته کم به ترکیب اجازه می دهد تا از طریق هندسه های پیچیده قالب جریان یابد، در اطراف پیوندهای سیم متراکم حرکت کند و حفره های میکروسکوپی را بدون به دام انداختن حفره های هوا یا ایجاد پر شدن ناقص پر کند.

توزیع اندازه ذرات (PSD) و چگالی بسته بندی

دستیابی به نرخ پر شدن 90٪ با یک اندازه ذره غیر ممکن است. مهندسان برای از بین بردن حفره های بینابینی بر توزیع اندازه ذرات چند وجهی (PSD) تکیه می کنند. با مخلوط کردن ذرات درشت، متوسط ​​و ریز - معمولاً از 0.01 میکرومتر تا 50 میکرومتر - ذرات کوچکتر دقیقاً در شکاف های باقی مانده از ذرات بزرگتر قرار می گیرند. این به دنبال مدل‌های بسته‌بندی تئوری است، مانند مدل‌های Andreasen یا Furnas، که کسر جامد کامپوزیت را به حداکثر می‌رساند.

برای بسته بندی پیشرفته نیاز به برش های تنگ خاص است. در زیرپرهای مویرگی برای طرح های فلیپ چیپ، شکاف بین قالب و بستر بسیار باریک است. اگر حداکثر اندازه ذرات از یک سوم ارتفاع شکاف بیشتر شود، ذرات گیر می کنند و باعث جدا شدن پرکننده و خونریزی رزین می شود. مهندسان اغلب توزیع های دقیق را برای اطمینان از عملکرد مویرگی صاف مشخص می کنند.

1. حداقل اندازه شکاف در طراحی بسته بندی را تعیین کنید (به عنوان مثال، گام برآمدگی 15 میکرومتر).

2. حداکثر مطلق برش بالایی (D100) را برای پودر سیلیس ایجاد کنید، و اطمینان حاصل کنید که از یک سوم اندازه شکاف تجاوز نمی کند (مثلاً 5 میکرومتر).

3. یک کسر درشت اولیه را برای ایجاد ماتریس ساختاری انتخاب کنید (به عنوان مثال، D50 2.5 میکرومتر).

4. بخش‌های ریز ثانویه و سوم (مثلاً 0.5 میکرومتر و 0.1 میکرومتر) را مخلوط کنید تا فضای خالی بین‌بافتی بین ذرات درشت پر شود.

5. PSD مخلوط نهایی را با استفاده از آنالیز پراش لیزری تأیید کنید تا مطمئن شوید که آگلومراهای بزرگ وجود ندارد.

مورد نیاز پودر سیلیس کروی با خلوص بالا

عناصر کمیاب در ماتریس سیلیکا می توانند عملکرد نیمه هادی را از بین ببرند. پودر سیلیس کروی با خلوص بالا نیاز به کنترل دقیق روی دو دسته خاص از آلاینده ها دارد: ایزوتوپ های رادیواکتیو و ناخالصی های یونی.

کنترل انتشار آلفا یک پارامتر حیاتی برای دستگاه های حافظه است. کوارتز طبیعی حاوی مقادیر کمی اورانیوم (U) و توریم (Th) است. همانطور که این عناصر تحت واپاشی رادیواکتیو قرار می گیرند، ذرات آلفا (هسته هلیوم) با انرژی بین 4 تا 9 مگا ولت از خود ساطع می کنند. اگر یک ذره آلفا به یک گره حساس در یک تراشه SRAM یا DRAM با چگالی بالا برخورد کند، جفت الکترون-حفره در سیلیکون ایجاد می کند. این شارژ گذرا می‌تواند حالت یک بیت حافظه را تغییر دهد و باعث ایجاد یک 'خطای نرم' شود. مواد بسته‌بندی تراشه‌های حافظه به سیلیس آلفای بسیار کم (ULA) نیاز دارند، با سطوح U و Th به شدت زیر ppb 0.001 کنترل می‌شود، که کمتر از 0.001 شمارش در ساعت در هر سانتی‌متر مربع (cph/cm2) ایجاد می‌کند.

ناخالصی های یونی یک تهدید جدی برای سیم کشی فیزیکی تراشه است. یون‌های آزاد مانند سدیم (Na+)، پتاسیم (K+) و کلرید (Cl-) در حضور رطوبت و میدان‌های الکتریکی متحرک می‌شوند. با گذشت زمان، این یون ها به لایه های فلزی آلومینیوم یا مس روی قالب مهاجرت می کنند و باعث خوردگی آندی یا کاتدی می شوند. این منجر به افزایش مقاومت الکتریکی، اتصال کوتاه و در نهایت خرابی دستگاه می شود. آستانه های قابل قبول برای ناخالصی های یونی معمولاً زیر 1 ppm نگه داشته می شوند تا قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین کنند.

نتایج عملکرد در کاربردهای نیمه هادی

تطبیق ضریب انبساط حرارتی (CTE).

هدف مکانیکی اولیه از سیلیس کروی برای نیمه هادی ها تطبیق CTE است. هنگامی که یک تراشه روشن می شود، گرما تولید می کند. قالب سیلیکونی، قاب سربی مسی و محفظه اپوکسی همگی با سرعت های متفاوتی منبسط می شوند. اگر EMC بیش از حد منبسط شود، اتصالات سیم را می کشد و زیرلایه را منحرف می کند. CTE یک ماده کامپوزیت از قانون مخلوط پیروی می کند. با بارگذاری اپوکسی با سیلیس کروی تا 90 درصد (که دارای CTE تقریباً 0.5 ppm/K است)، CTE ماده کامپوزیت از 60 ppm/K به تقریباً 8-15 ppm/K کاهش می‌یابد. این کاملاً با قالب سیلیکونی و اجزای مس مطابقت دارد. این تطبیق دقیق از پیچ خوردگی جلوگیری می کند، لایه لایه شدن را در رابط ها متوقف می کند، و خستگی حرارتی را در طول هزاران چرخه دمایی که دستگاه در طول عمر خود تجربه می کند، از بین می برد.

هدایت حرارتی و اتلاف حرارت

با افزایش چگالی ترانزیستور، شار گرما به یک عامل محدود کننده در عملکرد دستگاه تبدیل می شود. اپوکسی پر نشده یک عایق حرارتی با رسانایی حرارتی در حدود 0.2 W/m·K است. سیلیس دارای هدایت حرارتی ذاتی بالاتری است (حدود 1.3 تا 1.5 W/m·K). هنگامی که سیلیس کروی به صورت متراکم در ماتریس رزین بسته بندی می شود، ذرات با یکدیگر تماس فیزیکی پیدا می کنند و از آستانه نفوذ فراتر می روند. این باعث ایجاد مسیرهای حرارتی مداوم می شود. این شبکه گرما را از قالب سیلیکونی دور می کند و آن را به هیت سینک خارجی یا محیط اطراف منتقل می کند. بسته بندی متراکم اتلاف گرما را بهبود می بخشد و محدودیت های عملکردی را برای قطعات پرقدرت مانند IGBT، MOSFET و ریزپردازنده های پیشرفته بالا می برد.

بازده تولید و قابلیت اطمینان

در فرآیند قالب گیری انتقال، EMC مایع تحت فشار بالا (معمولاً 5 تا 10 مگاپاسکال) به داخل حفره های قالب وارد می شود. اگر ذرات پرکننده زاویه‌دار باشند، سیال با ویسکوزیته بالا نیروهای کششی عظیمی را روی سیم‌های چسبنده طلایی یا مسی ظریفی که قالب را به قاب سربی متصل می‌کند، اعمال می‌کند. این سیم ها اغلب تنها 15 تا 25 میکرومتر ضخامت دارند. این کشش باعث می‌شود که سیم‌ها به هم برسند و سیم‌ها را تا زمانی که با هم برخورد کنند و اتصال کوتاه کنند، خم شود. جریان صاف ذرات کروی به شدت این نیروی کشش را کاهش می دهد و سیم ها را دست نخورده نگه می دارد و بازده تولید بالا را حفظ می کند. علاوه بر این، ذرات کروی فولاد سخت شده قالب ها را خراش نمی دهد. این کاهش در سایش و پارگی قالب هزینه‌های نگهداری تجهیزات را کاهش می‌دهد، عمر ابزار را افزایش می‌دهد و قوام دسته به دسته را در خط تولید بهبود می‌بخشد.

ریسک های پیاده سازی و استراتژی های کاهش

چالش های پراکندگی و تراکم

در حالی که پودر سیلیکا کروی خواص جریانی برتری را ارائه می دهد، رسیدگی به گریدهای بسیار ریز چالش های متمایزی را ایجاد می کند. ذرات زیر میکرون انرژی سطح بالایی دارند و به شدت تحت تأثیر نیروهای واندروالس قرار دارند. هنگامی که در اپوکسی مایع مخلوط می شوند، این ذرات ریز تمایل دارند با هم جمع شوند و آگلومراها را تشکیل دهند. این آگلومره ها به عنوان ذرات بزرگ مصنوعی عمل می کنند، PSD با دقت مهندسی شده را مختل می کنند و باعث می شوند که مواد در شکاف های باریک پر شوند. در بسته پخت، آگلومره ها غلظت های تنش موضعی، پخت ناهموار و نقاط ضعفی را ایجاد می کنند که در آن ترک ها می توانند شروع شوند. دستیابی به پراکندگی یکنواخت به تجهیزات اختلاط با برش بالا، مانند میکسرهای سیاره ای یا آسیاب های سه رول، و کنترل دقیق مشخصات رئولوژیکی رزین در مرحله ترکیب نیاز دارد.

عوامل اصلاح و کوپلینگ سطح

برای جلوگیری از تجمع و بهبود استحکام مکانیکی کامپوزیت، رابط بین سیلیس معدنی و ماتریس اپوکسی آلی باید بهینه شود. سیلیس تصفیه نشده دارای گروه های سیلانول آبدوست (-OH) بر روی سطح خود است که آن را با رزین های اپوکسی آبگریز ناسازگار می کند. پیش تصفیه پودر سیلیس با عوامل جفت کننده سیلان این مشکل را حل می کند. مولکول سیلان دارای دو انتهای عملکردی است: یکی تحت هیدرولیز و تراکم قرار می گیرد تا با گروه های سیلانول روی سیلیس پیوند بخورد و دیگری در طول پخت با پلیمر اپوکسی واکنش می دهد. این پل شیمیایی چسبندگی سطحی را بهبود می بخشد، از نفوذ رطوبت در امتداد مرزهای ذرات جلوگیری می کند و پراکندگی یکنواخت را افزایش می دهد. تیم های مهندسی باید ارزیابی کنند که آیا سیلیس پیش تصفیه شده را مستقیماً از تامین کننده خریداری کنند یا بر اساس قابلیت های اختلاط و حساسیت فرمولاسیون خود، اصلاح سطح را در داخل انجام دهند.

جفت کننده های متداول سیلان برای درمان سطح سیلیس

زنجیره تامین و سازگاری دسته به دسته

مواد خام ناسازگار مستقیماً منجر به تولید ناموفق می شود. تغییرات در PSD، نسبت کروی، یا سطح خلوص بین دسته‌های تامین‌کننده، ویسکوزیته EMC را تغییر می‌دهد و باعث پر شدن ناقص قالب یا جارو کردن غیرمنتظره سیم می‌شود. کاهش این خطر مستلزم صلاحیت زنجیره تامین دقیق است. تیم های تدارکات باید اسناد تضمین کیفیت جامع (QA) را برای هر دسته درخواست کنند.

1. آنالیز پراش لیزری را روی دسته‌های ورودی اجرا کنید تا تأیید کنید PSD چند وجهی با مشخصات مورد توافق D10، D50 و D90 مطابقت دارد.

2. از طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت القایی (ICP-MS) برای تعیین کمیت فلزات و ناخالصی های یونی تا سطح قسمت در میلیارد (ppb) استفاده کنید.

3. تجزیه و تحلیل تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی خودکار (SEM) را برای تأیید مورفولوژی و اطمینان از باقی ماندن نسبت کروی بالای 0.95 انجام دهید.

4. برای تأیید اینکه نرخ انتشار آلفا زیر 0.001 cph/cm⊃2 باقی می ماند، شمارش جریان گاز متناسب را انجام دهید. آستانه برای کاربردهای درجه حافظه

نتیجه گیری

1. نمونه‌های آزمایشی 5 کیلوگرمی از مخلوط‌های چند وجهی را که متناسب با ابعاد حفره قالب و تحمل‌های شکاف خاص شما هستند، درخواست کنید.

2. پروفیل رئولوژیکی را با استفاده از ویسکومتر مخروطی و صفحه ای در دمای قالب گیری مورد نظر خود (معمولاً 175 درجه سانتیگراد) اجرا کنید تا رفتار جریان و محدودیت های ویسکوزیته را تأیید کنید.

3. چرخه حرارتی استاندارد JEDEC (شرایط G، -40 درجه سانتیگراد تا +125 درجه سانتیگراد) را روی بسته‌های نمونه اولیه انجام دهید تا تطابق CTE را تأیید کنید و لایه لایه شدن قالب را بررسی کنید.

4. امکانات تست تحلیلی تامین کننده را حسابرسی کنید تا مطمئن شوید که دارای تجهیزات ICP-MS داخلی و شمارش آلفا انتشار برای صدور گواهینامه دسته ای قابل اعتماد هستند.

سوالات متداول

س: تفاوت بین سیلیس استاندارد و پودر سیلیس کروی برای بسته بندی الکترونیکی چیست؟

پاسخ: سیلیس استاندارد به صورت مکانیکی خرد می شود و در نتیجه ذرات ناهموار و زاویه ای با سطح بالایی ایجاد می شود. این شکل نامنظم باعث ایجاد اصطکاک داخلی می شود و بارگذاری پرکننده را به حدود 70 درصد محدود می کند قبل از اینکه رزین بیش از حد ویسکوز برای پردازش شود. سیلیس کروی از طریق همجوشی شعله ای یا سنتز شیمیایی برای ایجاد ذرات صاف و گرد تولید می شود. این مورفولوژی سطح و اصطکاک را به حداقل می‌رساند و به مهندسان اجازه می‌دهد تا به چگالی بسته‌بندی تا 90 درصد دست یابند و در عین حال ویسکوزیته پایین مورد نیاز برای قالب‌گیری انتقالی و توزیع کم‌پر را حفظ کنند.

س: چرا پودر سیلیس کروی با خلوص بالا برای تراشه های حافظه ضروری است؟

پاسخ: کوارتز طبیعی حاوی مقادیر کمی ایزوتوپ های رادیواکتیو، به ویژه اورانیوم و توریم است. با پوسیدگی این عناصر، ذرات آلفا از خود ساطع می کنند. اگر یک ذره آلفا به یک گره حساس در یک دستگاه حافظه با چگالی بالا مانند SRAM یا DRAM برخورد کند، یک بار الکتریکی تولید می‌کند که می‌تواند یک بیت حافظه را برگرداند و یک خطای نرم ایجاد کند. سیلیس با خلوص بالا تحت سنتز شیمیایی پیشرفته یا تصفیه دقیق قرار می گیرد تا این عناصر رادیواکتیو به سطوح آلفای بسیار پایین (ULA) کاهش یابد، معمولاً زیر 0.001 قسمت در میلیارد.

س: اندازه ذرات ایده آل برای سیلیس کروی درجه الکترونیکی چیست؟

پاسخ: اندازه ذرات ایده آل واحدی وجود ندارد. دستیابی به حداکثر چگالی بسته بندی نیاز به توزیع اندازه ذرات چند وجهی (PSD) دارد. مهندسان ذرات درشت، متوسط ​​و ریز را با هم ترکیب می‌کنند - معمولاً از 0.01 میکرومتر تا 50 میکرومتر - بنابراین ذرات کوچک‌تر فضای خالی بین ذرات بزرگ‌تر را پر می‌کنند. برش خاص بالا بستگی به کاربرد دارد. به عنوان مثال، زیرپرهای مویرگی برای طراحی های فلیپ چیپ به حداکثر اندازه ذرات دقیق نیاز دارند که اغلب در 2.5 میکرومتر یا 5 میکرومتر درپوش دارند تا از گیر کردن پرکننده در شکاف های باریک جلوگیری شود.

س: چگونه پودر سیلیس کروی بالا بر CTE ترکیبات قالب گیری اپوکسی تأثیر می گذارد؟

پاسخ: رزین های اپوکسی پر نشده دارای ضریب انبساط حرارتی (CTE) بالایی هستند، در حالی که قالب های سیلیکونی دارای CTE بسیار پایینی هستند. این عدم تطابق باعث ایجاد استرس ترمومکانیکی شدید در حین کار می شود. از آنجایی که سیلیس کروی به راحتی جریان می یابد، مهندسان می توانند حجم عظیمی از آن را در ماتریس اپوکسی قرار دهند. سیلیس به طور ذاتی دارای CTE پایینی است. با جایگزینی 85% تا 90% حجم رزین با سیلیس کروی، CTE کلی مواد کامپوزیت به طور قابل توجهی کاهش می یابد، که با قالب سیلیکونی مطابقت دارد و از تاب خوردگی جلوگیری می کند.

س: آیا می توان از سیلیس کروی برای نیمه هادی ها در کاربردهای کم پر استفاده کرد؟

ج: بله. سیلیس کروی بسیار ریز پرکننده اولیه است که در زیر پر کردن مویرگی برای بسته‌بندی‌های پیشرفته و سطح ویفر استفاده می‌شود. شکل صاف و کروی برای این کاربرد اجباری است زیرا اجازه می دهد تا مواد پر شده به سرعت از طریق شکاف های میکروسکوپی (اغلب 10 تا 50 میکرومتر) در زیر قالب از طریق عملکرد مویرگی جریان یابد. پرکننده‌های زاویه‌ای بین برجستگی‌های لحیم گیر می‌کنند و باعث جدا شدن پرکننده، تشکیل فضای خالی و نفوذ ناقص پرکننده می‌شوند.

س: روش ساخت چگونه بر کیفیت سیلیس کروی تأثیر می گذارد؟

پاسخ: روش ساخت، خلوص، کروییت و هزینه مواد را تعیین می کند. همجوشی شعله ای کوارتز استخراج شده با خلوص بالا را ذوب می کند و استاندارد صنعتی برای ترکیبات قالب گیری اپوکسی با حجم بالا است که کروییت عالی و خلوص خوب را ارائه می دهد. روش های سنتز شیمیایی، مانند فرآیند سل-ژل، ذرات سیلیس را از پیش سازهای مولکولی می سازد. این رویکرد کروییت تقریباً عالی و خلوص فوق‌العاده‌ای را به همراه دارد که برای گره‌های منطقی پیشرفته و آی‌سی‌های حافظه پیشرفته که حتی آلاینده‌های بخش در میلیارد باعث خرابی می‌شوند، به شدت مورد نیاز است.