Գնդաձև սիլիցի փոշի էլեկտրոնային փաթեթավորման կիրառման համար

Կիսահաղորդչային սարքերի շարունակական մանրացումը և շատ լայնածավալ ինտեգրման (VLSI) աճը պահանջում են փաթեթավորման նյութեր, որոնք կարող են կառավարել ծայրահեղ ջերմային և մեխանիկական սթրեսը: Ավանդական անկյունային սիլիցիումի լցոնիչները ձախողվում են առաջադեմ չիպերի համար անհրաժեշտ փաթեթավորման բարձր խտությամբ: Դրանք առաջացնում են անընդունելի մածուցիկության բարձրացումներ էպոքսիդային կաղապարման միացություններում (EMC), արտադրական գործիքների ծանր հղկող մաշվածություն և մետաղալարերի մաքրման կամ չիպերի ճեղքման բարձր ռիսկեր: Լցման մակարդակը մինչև 90% հասնելու համար՝ պահպանելով մշակելիությունը, ինժեներները պետք է անցնեն մասնագիտացված գնդաձև սիլիցիումի փոշի էլեկտրոնային փաթեթավորման համար : Այս անցումը լուծում է ռեոլոգիական խցանումները՝ թույլ տալով խիտ լցավորիչի բեռնում, առանց վնասելու չմշակված խեժի հոսքի բնութագրերը: Մենք կուսումնասիրենք տեխնիկական գնահատման չափանիշները, արտադրության մեթոդները, կատարողականի փոխզիջումները և իրականացման ռիսկերը այդ նյութերի աղբյուրի համար:

• Մորֆոլոգիան թելադրում է հոսքը. բարձր գնդաձև սիլիցիումի փոշին պարտադիր է՝ EMC-ներում և թերլցված խեժերում առավելագույն փաթեթավորման խտություն ձեռք բերելու համար (մինչև 90%)՝ պահպանելով ցածր մածուցիկությունը և կանխելով մետաղալարերի մաքրումը պարուրման ընթացքում:

• Մաքրությունը կանխում է ձախողումը. բարձր մաքրության գնդաձև սիլիցիումի փոշի (99,9%+)՝ խստորեն վերահսկվող իոնային կեղտերով և ցածր ալֆա-մասնիկների արտանետումներով, սակարկելի չէ՝ հիշողության սարքերում փափուկ սխալները և ինտեգրալ սխեմաներում կոռոզիան կանխելու համար:

• PSD-ի օպտիմիզացումը կարևոր է. մասնիկների չափի ճիշտ բաշխման (PSD) ընտրությունը, որը սովորաբար խառնում է 0,01 մկմ-ից մինչև 50 մկմ չափերը, հատուկ ամուր կտրվածքներով, ինչպիսիք են 2,5 մկմ առաջադեմ թերլցումների դեպքում, առաջնային լծակ է Ջերմային ընդլայնման գործակիցը (CTE) կրճատումը խեժի հոսքի հետ:

• Արտադրության մեթոդի կարևորությունը. Մատակարարի սինթեզի մեթոդը (օրինակ, բոցավառման միաձուլումը ընդդեմ արոլ-գելի) հիմնովին թելադրում է ելակետային մաքրությունը, գնդաձևության հետևողականությունը և համապատասխանությունը վերջնական օգտագործման կոնկրետ հատվածների համար:

• Մակերեւութային մշակումը նվազեցնում է ռիսկը. չմշակված ծայրահեղ նուրբ գնդաձև սիլիցիումը հակված է ագլոմերացման; Մատակարարի մակերևույթի փոփոխման հնարավորությունների գնահատումը (օրինակ՝ սիլանային միացնող նյութեր) չափազանց կարևոր է միատեսակ ցրվածությունն ապահովելու համար:

Գնդաձև սիլիցիումի փոշու դերը էլեկտրոնային փաթեթավորման մեջ

Հաջողության չափանիշների սահմանում

Ժամանակակից կիսահաղորդչային փաթեթավորումը գործում է խիստ ֆիզիկական սահմանափակումների ներքո: Ներկապարկիչը պետք է ապահովի նվազագույն ջերմային ընդլայնում, բարձր ջերմային հաղորդունակություն, բացարձակ խոնավության դիմադրություն և բարձր արտադրական եկամտաբերություն: Սիլիցիումի ձողերն ունեն ջերմային ընդլայնման շատ ցածր գործակից (CTE), սովորաբար մոտ 2,6-ից 3,0 ppm/K: Չլիցքավորված էպոքսիդային խեժերը ցուցադրում են շատ ավելի բարձր CTE, հաճախ գերազանցում է 60 ppm/K: Պղնձե կապարի շրջանակները նստում են մոտ 17 ppm/K: Այս խիստ անհամապատասխանությունը առաջացնում է ահռելի ջերմամեխանիկական սթրես ջերմաստիճանի ցիկլի ժամանակ: Չկառավարելու դեպքում այս լարվածությունը հանգեցնում է շերտազերծման մատրակի կցման միջերեսում, զոդման հոդերի հոգնածության կամ աղետալի ճաքերի: Լցնող նյութի առաջնային գործառույթը այս ֆիզիկական բացը կամրջելն է: Խեժը բեռնելով ցածր CTE լցոնիչով, ինժեներները ցած են մղում կոմպոզիտային CTE-ը՝ պահպանելով փաթեթի էլեկտրական մեկուսացման հատկությունները:

Epoxy Molding Compounds (EMC) և Underfill Resins

EMC-ների և թերի լցոնման խեժերի ձևավորման մեջ, Սիլիցիումի փոշի էլեկտրոնային փաթեթավորման համար հանդես է գալիս որպես հիմնական ֆունկցիոնալ լցոնիչ: Այս խեժերը հաճախ պարունակում են 70% -ից 90% սիլիցիում ըստ քաշի: Լցանյութը պաշտպանում է փխրուն սիլիցիումի դիակները ֆիզիկական ցնցումներից, խոնավության ներթափանցումից և քիմիական աղտոտիչներից: Տրանսֆերային ձուլման գործընթացները պահանջում են, որ EMC-ը պահպանի ցածր մածուցիկություն (սովորաբար 15 Pa·s-ից ցածր 175°C-ում)՝ կաղապարի բարդ խոռոչներ հոսելու համար: Մազանոթների թերլցման դեպքում, որոնք օգտագործվում են մատնահարդարման չիպերի դիզայնի համար, պահանջներն էլ ավելի խիստ են: Լցանյութը պետք է հոսի 10-ից 50 միկրոմետր նեղ բացվածքների միջով՝ առանց նստելու կամ դատարկություններ առաջացնելու: Գնդաձև ձևը թույլ է տալիս մասնիկներին գլորվել միմյանց կողքով և անցնել նուրբ զոդման բլթակներից՝ ապահովելով միատեսակ բաշխում ձուլվածքի տակ և առավելագույնի հասցնելով վերջնական հավաքույթի կառուցվածքային ամբողջականությունը:

Միկրոէլեկտրոնիկայի ենթաշերտեր և պղնձապատ լամինատներ (CCL)

Հեղուկ պարկուճներից և կաղապարման միացություններից բացի, գնդաձև սիլիցիումը ավելի ու ավելի է օգտագործվում կոշտ և ճկուն միկրոէլեկտրոնիկայի ենթաշերտերի արտադրության մեջ: Բարձր հաճախականությամբ պղնձով ծածկված լամինատներում (CCL), որոնք օգտագործվում են 5G կապի, ավտոմոբիլային ռադարի (օրինակ՝ 77 ԳՀց համակարգեր) և առաջադեմ սերվերի տախտակների համար, չափերի կայունությունը խիստ պահանջ է: Բիսմալեյմիդ տրիազինի (BT) կամ PTFE սուբստրատի մատրիցների մեջ գնդաձև սիլիցիում ներառելը նվազեցնում է դիէլեկտրական հաստատունը (Dk) և ցրման գործակիցը (Df): Սիլիկան բնականաբար ցույց է տալիս ցածր Dk մոտավորապես 3,8 և Df մոտ 0,001: Սա նվազագույնի է հասցնում ազդանշանի կորուստը գերարագ տվյալների փոխանցման ժամանակ: Գնդաձև մասնիկների հարթ մակերեսը նաև կանխում է այս լամինատներում օգտագործվող նուրբ ապակե մանրաթելերի մանրաթելերի միկրո քայքայումը՝ պահպանելով տախտակի մեխանիկական ամրությունը սեղմման և հորատման աշխատանքների ժամանակ:

Անկյունայինից գնդաձևի անցում

Անցումը անկյունային մանրացված սիլիցիումից դեպի գնդաձև սիլիցիում ներկայացնում է փաթեթավորման ճարտարագիտության հիմնարար տեղաշարժ: Անկյունային սիլիցիում արտադրվում է քվարցային բլոկների մեխանիկական ֆրեզումով: Այն էժան է, բայց խստորեն սահմանափակում է լցոնման տեմպերը: Անկյունային մասնիկները ունեն բարձր հատուկ մակերեսի մակերես (SSA): Բարձր SSA-ն նշանակում է, որ ավելի շատ հեղուկ խեժ է անշարժացվում մասնիկների մակերեսի վրա՝ թողնելով ավելի քիչ ազատ խեժ՝ հոսքը հեշտացնելու համար: Կտրուկ եզրերը միախառնվում են խեժի մեջ՝ էքսպոնենցիալ մեծացնելով մածուցիկությունը և առաջացնելով հղկող գործիքների մաշվածություն կաղապարներում և բաշխող վարդակներում: Գնդաձև սիլիցիումի պարունակությունը թույլ է տալիս չափազանց բարձր լցոնման արագություն նվազագույն շփումով: Հարթ, կլորացված մակերեսները նվազեցնում են մակերեսի ընդհանուր մակերեսը մեկ միավորի ծավալի համար՝ պահանջելով ավելի քիչ խեժ՝ մասնիկները թրջելու համար: Սա թույլ է տալիս ինժեներներին ավելի շատ սիլիցիում հավաքել նույն ծավալի մեջ՝ իջեցնելով CTE-ը և բարելավելով ջերմային հաղորդունակությունը՝ չմշակված խեժը չվերածելով անգործունակ պինդ նյութի:

Անկյունային և գնդաձև սիլիցիումի լցոնիչների համեմատություն

Տեխնիկական գնահատման չափերը էլեկտրոնային կարգի գնդաձև սիլիցիումի համար

Արտադրության մեթոդների գնահատում (Flame Fusion ընդդեմ քիմիական սինթեզի)

Սինթեզի մեթոդն ուղղակիորեն որոշում է լցանյութի ֆիզիկական և քիմիական հիմքը: Ավանդական կրակի միաձուլումը ներառում է բարձր մաքրության անկյունային քվարցի փոշի սնուցումը բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի կամ թթվածին-ջրածնի բոցի մեջ (հաճախ գերազանցում է 2000°C-ը): Անկանոն մասնիկներն ակնթարթորեն հալչում են, և մակերևութային լարվածությունը նրանց քաշում է կատարյալ գնդերի մեջ, նախքան նրանք դուրս են գալիս այրման գոտուց և արագ սառչում: Այս մեթոդը մեծ մասշտաբային է և արտադրում է հիմնական մասը էլեկտրոնային կարգի գնդաձև սիլիցիում, որն օգտագործվում է ստանդարտ տրամաբանական IC-ներում, դիսկրետ բաղադրիչներում և ստանդարտ CCL-ներում:

Քիմիական առաջադեմ սինթեզը, ինչպիսին է սոլ-գել պրոցեսը կամ գոլորշի փուլային խոնավության տեղափոխումը (VMC), սիլիցիումի մասնիկները կառուցում են մոլեկուլային մակարդակից: Սոլ-գելը ներառում է սիլիցիումի ալկօքսիդների հիդրոլիզը և խտացումը (ինչպես տետրաէթիլ օրթոսիլիկատը, TEOS) ալկոհոլային լուծույթում ամոնիակի կատալիզատորով: Քանի որ այն չի հիմնվում արդյունահանված քվարցի վրա, քիմիական սինթեզը հասնում է գրեթե կատարյալ մաքրության և ճշգրիտ գնդաձևության: VMC-ն օգտագործում է սիլիցիումի մետաղի փոշի, որը արձագանքում է թթվածնի և ջրի գոլորշիների հետ վերահսկվող բարձր ջերմաստիճանի ռեակտորում: Ինժեներները նշում են քիմիապես սինթեզված սիլիցիումը՝ ժամանակակից հիշողության սարքերի, ուժային էլեկտրոնիկայի և առաջադեմ հանգույցների տրամաբանական չիպերի համար, որտեղ հետքի կեղտերը չեն կարող հանդուրժվել:

Սիլիցիումի փոշի արտադրության մեթոդներ և բնութագրեր

Բարձր գնդաձևության և ձևաբանության գնահատում

Գնդաձևությունը որոշվում է որպես հարաբերակցություն, որտեղ կատարյալ գունդը հավասար է 1,0-ի: Սա սովորաբար չափվում է պատկերների վերլուծության ավտոմատացված ծրագրաշարի միջոցով, որը միացված է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակին (SEM), որը հաշվարկում է հազարավոր մասնիկների շրջանաձևությունը: Էլեկտրոնային փաթեթավորման համար գնդաձեւության ընդունելի հարաբերակցությունը սովորաբար >0,95 է: Ավելի ցածր հարաբերակցությամբ մասնիկները ցուցադրում են մակերեսային անկանոնություններ, որոնք մեծացնում են հատուկ մակերեսը: Ավելի բարձր հատուկ մակերեսը կլանում է ավելի շատ հեղուկ էպոքսիդային խեժ՝ թողնելով ավելի քիչ խեժ՝ հոսքը հեշտացնելու համար: բարձր գնդաձև սիլիցիումի փոշի ուղղակիորեն կապված է չմշակված վիճակում մածուցիկության նվազեցման հետ: Այս ցածր մածուցիկությունը թույլ է տալիս միացությանը հոսել կաղապարի բարդ երկրաչափությունների միջով, նավարկելու խիտ մետաղալարերի կապանքների շուրջ և լցնում միկրոսկոպիկ խոռոչները՝ առանց օդային գրպանները փակելու կամ թերի լցոնումներ առաջացնելու:

Մասնիկների չափի բաշխում (PSD) և փաթեթավորման խտություն

90% լցման արագության հասնելն անհնար է մեկ մասնիկի չափով: Ինժեներները հիմնվում են բազմամոդալ մասնիկների չափի բաշխման վրա (PSD)՝ միջքաղաքային բացերը վերացնելու համար: Խառնելով կոպիտ, միջին և նուրբ մասնիկները, որոնք սովորաբար տատանվում են 0,01 մկմ-ից մինչև 50 մկմ, ավելի փոքր մասնիկները ճշգրտորեն տեղավորվում են ավելի մեծերի թողած բացերի մեջ: Սա հետևում է հաստատված տեսական փաթեթավորման մոդելներին, ինչպիսիք են Andreasen կամ Furnas մոդելները, որոնք առավելագույնի են հասցնում կոմպոզիտային պինդ մասնաբաժինը:

Ընդլայնված փաթեթավորման համար պահանջվում են հատուկ ամուր կտրվածքներ: Մազանոթների թերլցման դեպքում մատիտ-չիպային դիզայնի համար բացվածքը միջադիրի և հիմքի միջև չափազանց նեղ է: Եթե ​​մասնիկների առավելագույն չափը գերազանցում է բացվածքի բարձրության մեկ երրորդը, ապա մասնիկները կխճճվեն՝ առաջացնելով լցանյութի տարանջատում և խեժի արյունահոսություն: Ինժեներները հաճախ նշում են խիստ բաշխումներ՝ մազանոթների սահուն գործողություն ապահովելու համար:

1. Որոշեք փաթեթի նախագծման մեջ բացվածքի նվազագույն չափը (օրինակ՝ 15 մկմ հարվածային քայլ):

2. Սահմանեք վերևի բացարձակ առավելագույն կտրվածք (D100) սիլիցիումի փոշու համար՝ ապահովելով, որ այն չի գերազանցում բացվածքի չափի մեկ երրորդը (օրինակ՝ 5 մկմ):

3. Կառուցվածքային մատրիցը հաստատելու համար ընտրեք առաջնային կոպիտ մասնաբաժինը (օրինակ՝ D50 2,5 մկմ):

4. Խառնեք երկրորդական և երրորդական նուրբ ֆրակցիաների մեջ (օրինակ՝ 0,5 մկմ և 0,1 մկմ)՝ կոպիտ մասնիկների միջև եղած միջանկյալ բացերը լրացնելու համար:

5. Ստուգեք վերջնական խառը PSD-ն՝ օգտագործելով լազերային դիֆրակցիոն անալիզ՝ համոզվելու համար, որ չկան չափազանց մեծ ագլոմերատներ:

Բարձր մաքրության գնդաձև սիլիցիումի փոշի պահանջներ

Սիլիցիումի մատրիցայի մեջ միկրոէլեմենտները կարող են ոչնչացնել կիսահաղորդիչների ֆունկցիոնալությունը: Բարձր մաքրության գնդաձև սիլիցիումի փոշին պահանջում է խիստ հսկողություն երկու հատուկ կատեգորիաների աղտոտիչների նկատմամբ՝ ռադիոակտիվ իզոտոպներ և իոնային կեղտեր:

Ալֆա արտանետումների վերահսկումը կարևոր պարամետր է հիշողության սարքերի համար: Բնական քվարցը պարունակում է ուրանի (U) և թորիումի (Th) հետքեր: Քանի որ այս տարրերը ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման, նրանք արտանետում են ալֆա մասնիկներ (հելիումի միջուկներ) 4-ից 9 ՄէՎ էներգիայով: Եթե ​​ալֆա մասնիկը հարվածում է բարձր խտության SRAM կամ DRAM չիպի զգայուն հանգույցին, այն առաջացնում է էլեկտրոն-անցք զույգեր սիլիցիումում: Այս անցողիկ լիցքը կարող է շրջել հիշողության մի բիտի վիճակը՝ առաջացնելով «փափուկ սխալ»: Հիշողության չիպերի փաթեթավորման նյութերը պահանջում են գերցածր ալֆա (ULA) սիլիցիում, U և Th մակարդակները խստորեն վերահսկվում են 0,001 ppb-ից ցածր՝ առաջացնելով ժամում 0,001-ից պակաս քանակություն մեկ քառակուսի սանտիմետրում (cph;⊊):

Իոնային կեղտը լուրջ վտանգ է ներկայացնում չիպի ֆիզիկական լարերի համար: Ազատ իոնները, ինչպիսիք են նատրիումը (Na+), կալիումը (K+) և քլորիդը (Cl-) դառնում են շարժական խոնավության և էլեկտրական դաշտերի առկայության դեպքում: Ժամանակի ընթացքում այդ իոնները գաղթում են դեպի ալյումինի կամ պղնձի մետաղացման շերտերը ձուլվածքի վրա՝ առաջացնելով անոդային կամ կաթոդային կոռոզիա: Սա հանգեցնում է էլեկտրական դիմադրության բարձրացման, կարճ միացումների և սարքի վերջնական ձախողման: Իոնային կեղտերի համար ընդունելի շեմերը սովորաբար պահվում են 1 ppm-ից ցածր՝ երկարաժամկետ հուսալիություն երաշխավորելու համար:

Կատարողականի արդյունքները կիսահաղորդչային կիրառություններում

Ջերմային ընդլայնման գործակիցը (CTE) համապատասխանեցում

Հիմնական մեխանիկական նպատակը Գնդաձև սիլիցիում կիսահաղորդիչների համար CTE համընկնում է: Երբ չիպը միանում է, այն ջերմություն է առաջացնում: Սիլիկոնային մաղձը, պղնձե կապարի շրջանակը և էպոքսիդային պարկուճը ընդլայնվում են տարբեր արագությամբ: Եթե ​​EMC-ը չափազանց մեծ է, այն ձգում է մետաղալարերի կապերը և շեղում է ենթաշերտը: Կոմպոզիտային նյութի CTE-ն հետևում է խառնուրդների կանոնին: Էպոքսիդը բեռնելով մինչև 90% գնդաձև սիլիցիումով (որն ունի CTE մոտավորապես 0,5 ppm/K), կոմպոզիտային նյութի CTE-ն իջեցվում է 60 ppm/K-ից մինչև մոտավորապես 8-15 ppm/K: Սա սերտորեն համընկնում է սիլիկոնային մատրից և պղնձի բաղադրիչներին: Այս ճշգրիտ համընկնումը կանխում է աղավաղումը, դադարեցնում է շերտազատումը միջերեսներում և վերացնում ջերմային հոգնածությունը հազարավոր ջերմաստիճանային ցիկլերի ընթացքում, որոնք սարքը զգում է իր կյանքի տևողության ընթացքում:

Ջերմային հաղորդունակություն և ջերմության արտանետում

Քանի որ տրանզիստորի խտությունը մեծանում է, ջերմային հոսքը դառնում է սարքի աշխատանքի սահմանափակող գործոն: Չլիցքավորված էպոքսիդը ջերմամեկուսիչ է, ջերմահաղորդականությամբ մոտ 0,2 Վտ/մ·Կ: Սիլիկան ունի ավելի բարձր բնորոշ ջերմային հաղորդունակություն (մոտ 1,3-ից 1,5 Վտ/մ·Կ): Երբ գնդաձև սիլիցիումը խիտ լցվում է խեժի մատրիցում, մասնիկները ֆիզիկական շփում են ունենում միմյանց հետ՝ գերազանցելով թափանցման շեմը: Սա ստեղծում է շարունակական ջերմային ուղիներ: Այս ցանցը ջերմությունը հեռացնում է սիլիցիումի միջուկից և փոխանցում այն ​​արտաքին ջերմատախտակին կամ շրջակա միջավայրին: Խիտ փաթեթավորումը բարելավում է ջերմության արտահոսքը՝ առաջացնելով արդյունավետության վերին սահմանները բարձր էներգիայի բաղադրիչների համար, ինչպիսիք են IGBT-ները, MOSFET-ները և առաջադեմ միկրոպրոցեսորները:

Արտադրության եկամտաբերություն և հուսալիություն

Տեղափոխման ձուլման գործընթացում հեղուկ EMC-ն բարձր ճնշման տակ (սովորաբար 5-ից 10 ՄՊա) հարկադրվում է կաղապարի խոռոչների մեջ: Եթե ​​լցանյութի մասնիկները անկյունային են, ստացված բարձր մածուցիկությամբ հեղուկը մեծ քաշքշուկ ուժեր է գործադրում նուրբ ոսկյա կամ պղնձե կապող մետաղալարերի վրա, որոնք կապում են ձողը կապարի շրջանակին: Այս լարերը հաճախ ունեն ընդամենը 15-ից 25 միկրոմետր հաստություն: Այս քաշքշումը առաջացնում է 'լարերի մաքրում', լարերը թեքելով մինչև դրանք հպվեն և կարճ միանան: Գնդաձև մասնիկների սահուն հոսքը կտրուկ նվազեցնում է քաշելու այս ուժը, լարերը անձեռնմխելի պահելով և արտադրական բարձր ելքը: Ավելին, գնդաձև մասնիկները չեն քորում կաղապարների կարծրացած պողպատը: Կաղապարի մաշվածության այս կրճատումը նվազեցնում է սարքավորումների պահպանման ծախսերը, երկարացնում է գործիքավորման ժամկետը և բարելավում է խմբաքանակից խմբաքանակի հետևողականությունը արտադրական գծում:

Իրականացման ռիսկերը և մեղմացման ռազմավարությունները

Դիսպերսիայի մարտահրավերներ և ագլոմերացիա

Մինչդեռ Գնդաձև սիլիցիումի փոշին առաջարկում է գերազանց հոսքի հատկություններ, ծայրահեղ նուրբ դասակարգերի հետ վարվելը առանձնահատուկ մարտահրավեր է: Ենթամիկրոնային մասնիկները օժտված են բարձր մակերևութային էներգիայով և ենթարկվում են Վան դեր Վալսի ուժերի ուժեղ ազդեցությանը: Երբ խառնվում են հեղուկ էպոքսիդային նյութի մեջ, այս նուրբ մասնիկները հակված են միաձուլվելու՝ առաջացնելով ագլոմերատներ: Այս ագլոմերատները գործում են որպես արհեստական ​​խոշոր մասնիկներ՝ խաթարելով մանրակրկիտ մշակված PSD-ն և առաջացնելով նյութի խցանման նեղ թերլցված բացվածքներում: Չորացված փաթեթում ագլոմերատները ստեղծում են լարվածության տեղայնացված կոնցենտրացիաներ, անհավասար ամրացում և թույլ կետեր, որտեղ կարող են առաջանալ ճաքեր: Միատեսակ ցրման հասնելու համար պահանջվում է բարձր կտրվածքով խառնիչ սարքավորում, ինչպիսիք են մոլորակային խառնիչները կամ երեք գլանափաթեթային ջրաղացները, և խեժի ռեոլոգիական պրոֆիլի մանրակրկիտ վերահսկում բաղադրության փուլում:

Մակերեւույթի ձևափոխման և միացման միջոցներ

Ագլոմերացիան կանխելու և կոմպոզիտային նյութի մեխանիկական ամրությունը բարելավելու համար անօրգանական սիլիցիումի և օրգանական էպոքսիդային մատրիցայի միջերեսը պետք է օպտիմալացվի: Չմշակված սիլիցիումի պարունակությունը ունի հիդրոֆիլ սիլանոլային խմբեր (-OH), ինչը անհամատեղելի է դարձնում հիդրոֆոբ էպոքսիդային խեժերի հետ: Սիլիցիումի փոշու նախնական մշակումը սիլանային միացնող նյութերով լուծում է այս խնդիրը: Սիլանի մոլեկուլն ունի երկու ֆունկցիոնալ ծայրեր. մեկը ենթարկվում է հիդրոլիզի և խտացման՝ սիլիցիումի վրա գտնվող սիլանոլ խմբերի հետ կապվելու համար, իսկ մյուսը կարծրացման ընթացքում արձագանքում է էպոքսիդային պոլիմերի հետ։ Այս քիմիական կամուրջը բարելավում է միջերեսային կպչունությունը, կանխում է խոնավության ներթափանցումը մասնիկների սահմանների երկայնքով և ուժեղացնում է միատեսակ ցրումը: Ինժեներական թիմերը պետք է գնահատեն՝ արդյոք գնել նախապես մշակված սիլիցիում անմիջապես մատակարարից, թե՞ իրականացնել մակերևույթի ձևափոխում տանը՝ ելնելով դրանց խառնուրդի հնարավորություններից և ձևավորման զգայունությունից:

Սովորական սիլանային կցորդիչներ սիլիցիումի մակերեսի մշակման համար

Մատակարարման շղթա և խմբաքանակից խմբաքանակի հետևողականություն

Անհամապատասխան հումքը ուղղակիորեն հանգեցնում է արտադրության ձախողման: PSD-ի, գնդաձևության հարաբերակցության կամ մատակարարների խմբաքանակների միջև մաքրության մակարդակների տատանումները կփոխեն EMC-ի մածուցիկությունը՝ առաջացնելով կաղապարի թերի լցոնում կամ լարերի անսպասելի մաքրում: Այս ռիսկի մեղմացումը պահանջում է մատակարարման շղթայի խիստ որակավորում: Գնումների թիմերը պետք է պահանջեն Որակի ապահովման (ՈԱ) համապարփակ փաստաթղթեր յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար:

1. Կատարեք լազերային դիֆրակցիոն վերլուծություն մուտքային խմբաքանակների վրա՝ ստուգելու համար, որ բազմամոդալ PSD-ը համապատասխանում է համաձայնեցված D10, D50 և D90 բնութագրերին:

2. Օգտագործեք ինդուկտիվ զուգակցված պլազմային զանգվածային սպեկտրոմետրիա (ICP-MS)՝ քանակական մետաղների և իոնային կեղտաջրերի քանակականացման համար մինչև մաս/միլիարդ (ppb) մակարդակ:

3. Կատարեք ավտոմատ սկանավորման էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերի վերլուծություն՝ մորֆոլոգիան հաստատելու և գնդաձևության գործակիցները 0,95-ից բարձր մնալու համար:

4. Իրականացնել գազի հոսքի համաչափ հաշվարկ՝ ստուգելու համար, որ ալֆա արտանետումների արագությունը մնում է 0,001 cph/cm⊃2-ից ցածր; հիշողության մակարդակի ծրագրերի շեմը:

Եզրակացություն

1. Պահանջեք 5 կգ փորձնական նմուշներ բազմամոդալ խառնուրդների համար, որոնք հարմարեցված են ձեր հատուկ կաղապարի խոռոչի չափերին և բացերի հանդուրժողականությանը:

2. Կատարեք ռեոլոգիական պրոֆիլավորում՝ օգտագործելով կոն և թիթեղային մածուցիկաչափ ձեր նպատակային կաղապարման ջերմաստիճանում (սովորաբար 175°C)՝ ստուգելու հոսքի վարքագիծը և մածուցիկության սահմանները:

3. Կատարեք JEDEC ստանդարտ ջերմային ցիկլեր (վիճակ G, -40°C-ից +125°C) նախատիպային փաթեթների վրա՝ CTE-ի համընկնումը վավերացնելու և ձողերի շերտազատումը ստուգելու համար:

4. Աուդիտ կատարեք մատակարարի վերլուծական փորձարկման օբյեկտներում՝ համոզվելու համար, որ նրանք ունեն ներքին ICP-MS և ալֆա արտանետումների հաշվառման սարքավորումներ՝ խմբաքանակի հուսալի հավաստագրման համար:

ՀՏՀ

Q: Ո՞րն է տարբերությունը ստանդարտ սիլիցիումի և գնդաձև սիլիցիումի փոշու միջև էլեկտրոնային փաթեթավորման համար:

A: Ստանդարտ սիլիցիումը մեխանիկորեն մանրացված է, որի արդյունքում առաջանում են ատամնավոր, անկյունային մասնիկներ՝ բարձր մակերեսով: Այս անկանոն ձևը ստեղծում է ներքին շփում՝ սահմանափակելով լցոնիչի բեռնվածությունը մոտ 70%-ով, մինչև խեժը դառնում է չափազանց մածուցիկ՝ մշակման համար: Գնդաձև սիլիցիումը արտադրվում է բոցի միաձուլման կամ քիմիական սինթեզի միջոցով՝ հարթ, կլորացված մասնիկներ ստեղծելու համար: Այս մորֆոլոգիան նվազագույնի է հասցնում մակերևույթի մակերեսը և շփումը՝ թույլ տալով ինժեներներին հասնել փաթեթավորման խտության մինչև 90%՝ պահպանելով ցածր մածուցիկությունը, որն անհրաժեշտ է փոխանցման ձևավորման և թերլրացման համար:

Հարց: Ինչու՞ է բարձր մաքրության գնդաձև սիլիցիումի փոշին անհրաժեշտ հիշողության չիպերի համար:

Բնական քվարցը պարունակում է ռադիոակտիվ իզոտոպների, մասնավորապես, ուրանի և թորիումի հետքեր: Քանի որ այս տարրերը քայքայվում են, նրանք ալֆա մասնիկներ են արձակում: Եթե ​​ալֆա մասնիկը հարվածում է բարձր խտության հիշողության սարքի զգայուն հանգույցին, ինչպիսին է SRAM-ը կամ DRAM-ը, այն առաջացնում է էլեկտրական լիցք, որը կարող է շրջել հիշողության մի բիթ՝ առաջացնելով փափուկ սխալ: Բարձր մաքրության սիլիցիումի պարունակությունը ենթարկվում է առաջադեմ քիմիական սինթեզ կամ խիստ մաքրում, որպեսզի այդ ռադիոակտիվ տարրերը հասցնեն ծայրահեղ ցածր ալֆա (ULA) մակարդակների, որոնք սովորաբար 0,001 մասից ցածր են մեկ միլիարդից:

Հարց: Ո՞րն է մասնիկների իդեալական չափը էլեկտրոնային կարգի գնդաձև սիլիցիումի համար:

A: Չկա մեկ իդեալական մասնիկի չափ: Փաթեթավորման առավելագույն խտության հասնելու համար պահանջվում է բազմամոդալ մասնիկների չափի բաշխում (PSD): Ինժեներները խառնում են կոպիտ, միջին և նուրբ մասնիկները, որոնք սովորաբար տատանվում են 0,01 մկմ-ից մինչև 50 մկմ, ուստի ավելի փոքր մասնիկները լրացնում են ավելի մեծերի միջև եղած բացերը: Վերևի հատուկ կտրվածքը կախված է կիրառությունից: Օրինակ, մատնահարդարման նախագծման համար մազանոթների թերլցումը պահանջում է մասնիկների խիստ առավելագույն չափեր, որոնք հաճախ ծածկված են 2,5 մկմ կամ 5 մկմ, որպեսզի թույլ չտան լցավորիչը նեղ բացվածքներում խցանվել:

Հարց. Ինչպե՞ս է բարձր գնդաձև սիլիցիումի փոշին ազդում էպոքսիդային ձուլման միացությունների CTE-ի վրա:

Պատասխան. Չլիցքավորված էպոքսիդային խեժերն ունեն ջերմային ընդարձակման բարձր գործակից (CTE), մինչդեռ սիլիցիումային մատրիցները ունեն շատ ցածր CTE: Այս անհամապատասխանությունը շահագործման ընթացքում առաջացնում է խիստ ջերմամեխանիկական սթրես: Քանի որ գնդաձև սիլիցիումը հեշտությամբ հոսում է, ինժեներները կարող են դրա հսկայական ծավալը բեռնել էպոքսիդային մատրիցայի մեջ: Սիլիցիումի պարունակությունն ունի ցածր CTE: Խեժի ծավալի 85%-ից 90%-ը փոխարինելով գնդաձև սիլիցիումով, կոմպոզիտային նյութի ընդհանուր CTE-ը զգալիորեն նվազում է՝ սերտորեն համընկնում է սիլիցիումի թաղանթի հետ և կանխում աղավաղումը:

Հ. Կարո՞ղ է կիսահաղորդիչների համար նախատեսված գնդաձև սիլիցիումի պարունակությունը օգտագործել թերի լիցքավորման համար:

A: Այո: Չափազանց նուրբ գնդաձև սիլիցիումի նյութը հիմնական լցոնիչն է, որն օգտագործվում է մազանոթների ներլիցքավորման մեջ՝ մատնահարդարման և առաջադեմ վաֆլի մակարդակի փաթեթավորման համար: Հարթ, գնդաձև ձևը պարտադիր է այս կիրառման համար, քանի որ այն թույլ է տալիս լիցքավորող նյութին արագ հոսել թաղանթի տակ գտնվող միկրոսկոպիկ բացերի միջով (հաճախ 10-50 միկրոմետր) մազանոթային գործողության միջոցով: Անկյունային լցոնները կխճճվեն զոդման բլթակների միջև՝ առաջացնելով լցանյութի տարանջատում, դատարկ ձևավորում և թերի ներթափանցում:

Հարց: Ինչպե՞ս է արտադրության մեթոդը ազդում գնդաձև սիլիցիումի որակի վրա:

A: Արտադրության մեթոդը թելադրում է նյութի ելակետային մաքրությունը, գնդաձևությունը և արժեքը: Ֆլեյմի միաձուլումը հալեցնում է բարձր մաքրության արդյունահանված քվարցը և արդյունաբերության ստանդարտն է բարձր ծավալով էպոքսիդային ձուլման միացությունների համար, որն առաջարկում է գերազանց գնդաձևություն և լավ մաքրություն: Քիմիական սինթեզի մեթոդները, ինչպիսիք են սոլ-գել գործընթացը, մոլեկուլային պրեկուրսորներից կառուցում են սիլիցիումի մասնիկներ: Այս մոտեցումը տալիս է գրեթե կատարյալ գնդաձևություն և գերբարձր մաքրություն, ինչը խստորեն պահանջվում է առաջադեմ տրամաբանական հանգույցների և առաջադեմ հիշողության IC-ների համար, որտեղ նույնիսկ մեկ միլիարդ աղտոտիչները խափանում են առաջացնում: