Электрондық қаптамаға арналған сфералық кремний ұнтағы

Жартылай өткізгішті құрылғылардың үздіксіз миниатюризациясы және өте үлкен масштабты интеграцияның (VLSI) өсуі төтенше термиялық және механикалық кернеуді басқара алатын орау материалдарын қажет етеді. Дәстүрлі бұрыштық кремнеземдік толтырғыштар жетілдірілген чиптер үшін қажетті жоғары орау тығыздығында сәтсіздікке ұшырайды. Олар эпоксидті қалыптау қосылыстарында (EMC) жол берілмейтін тұтқырлықтың жоғарылауына, өндірістік құралдардың қатты абразивті тозуына және сымның сыпырылуы немесе чиптің жарылу қаупінің жоғарылауына әкеледі. Өңдеуге жарамдылықты сақтай отырып, толтыру жылдамдығына 90% жету үшін инженерлер мамандандырылғанға көшуі керек электронды орау үшін сфералық кремнезем ұнтағы . Бұл ауысу реологиялық кедергілерді жояды, бұл өңделмеген шайырдың ағындық сипаттамаларын бұзбай, тығыз толтырғышты жүктеуге мүмкіндік береді. Біз техникалық бағалау критерийлерін, өндіріс әдістерін, өнімділік бойынша сәйкестіктерді және осы материалдарды алу үшін іске асыру тәуекелдерін қарастырамыз.

• Морфология ағыны: жоғары сфералық кремнезем ұнтағы төмен тұтқырлықты сақтай отырып және инкапсуляция кезінде сымның сыпырылуына жол бермей отырып, EMC және аз толтырылған шайырларда максималды орау тығыздығына (90% дейін) жету үшін міндетті болып табылады.

• Тазалық сәтсіздікке жол бермейді: қатаң бақыланатын иондық қоспалары және төмен альфа-бөлшек эмиссиялары бар жоғары тазалықтағы сфералық кремнезем ұнтағы (99,9%+) жад құрылғыларындағы жұмсақ қателерді және интегралды схемалардағы коррозияны болдырмау үшін келіспейді.

• PSD оңтайландыруы өте маңызды: Бөлшектердің өлшемін дұрыс бөлуді (PSD) таңдау (әдетте 0,01 мкм мен 50 мкм аралығындағы өлшемдерді араластыру, жетілдірілген толтыру үшін 2,5 мкм сияқты арнайы тығыз кесулер) — ресинді азайту коэффициентімен термиялық кеңею коэффициентін (CTE) теңестірудің негізгі тетігі.

• Өндіріс әдісі маңызды: Жеткізушінің синтез әдісі (мысалы, жалынмен біріктіру және золь-гель) негізгі тазалықты, сфералық консистенцияны және түпкілікті пайдаланудың нақты сегменттері үшін жарамдылығын талап етеді.

• Беттік өңдеу тәуекелді азайтады: өңделмеген ультра жұқа сфералық кремнезем агломерацияға бейім; жеткізушінің бетті өзгерту мүмкіндіктерін бағалау (мысалы, силанды біріктіру агенттері) біркелкі дисперсияны қамтамасыз ету үшін өте маңызды.

Электрондық қаптамадағы сфералық кремний ұнтағының рөлі

Табыс критерийлерін анықтау

Қазіргі заманғы жартылай өткізгішті қаптамалар қатаң физикалық шектеулерде жұмыс істейді. Инкапсулятор минималды жылу кеңеюін, жоғары жылу өткізгіштігін, абсолютті ылғалға төзімділігін және жоғары өндірістік өнімділікті қамтамасыз етуі керек. Кремний штамптарының термиялық кеңею коэффициенті (CTE) өте төмен, әдетте шамамен 2,6-3,0 ppm/K. Толтырылмаған эпоксидті шайырлар әлдеқайда жоғары CTE көрсетеді, көбінесе 60 ppm/K-ден асады. Мыс қорғасын жақтаулары шамамен 17 ppm/K құрайды. Бұл қатты сәйкессіздік температура циклі кезінде үлкен термомеханикалық кернеуді тудырады. Егер басқарылмаса, бұл кернеу матрицаны бекіту интерфейсінде қабаттасуға, дәнекерлеу қосылыстарының шаршауына немесе апатты матрицаның крекингіне әкеледі. Толтырғыш материалдың негізгі функциясы - бұл физикалық алшақтықты жою. Шайырды төмен CTE толтырғышымен жүктеу арқылы инженерлер қаптаманың электрлік оқшаулау қасиеттерін сақтай отырып, композиттік CTE-ді төмен түсіреді.

Эпоксидті қалыптау қосылыстары (EMC) және толтырғыш шайырлар

ЭМС және аз толтырылған шайырларды құрастыруда, электронды қаптамаға арналған кремний диоксиді ұнтағы негізгі функционалды толтырғыш ретінде әрекет етеді. Бұл шайырлар көбінесе салмағы бойынша 70% - 90% кремний диоксиді бар. Толтырғыш нәзік кремний өлшегіштерін физикалық соққыдан, ылғалдың түсуінен және химиялық ластаушы заттардан қорғайды. Трансферттік қалыптау процестері күрделі қалып қуыстарына ағу үшін EMC төмен тұтқырлықты (әдетте 175°C температурада 15 Па·с төмен) сақтауды талап етеді. Флип-чип конструкциялары үшін қолданылатын капиллярлық толтырғыштарда талаптар одан да қатаң. Толтырғыш 10-дан 50 микрометрге дейінгі тар саңылаулар арқылы тұнбай немесе бос орындарды тудырмай ағуы керек. Сфералық пішін бөлшектердің бір-бірінен және нәзік дәнекерлеу бұдырларынан өтуіне мүмкіндік береді, бұл қалып астында біркелкі таралуын қамтамасыз етеді және соңғы жинақтың құрылымдық тұтастығын арттырады.

Микроэлектроника субстраттары және мыс қапталған ламинаттар (CCL)

Сұйық инкапсуланттар мен қалыптау қосылыстарынан басқа, қатты және икемді микроэлектроника субстраттарын өндіруде сфералық кремний тотығы барған сайын қолданылады. 5G байланысы, автомобиль радары (мысалы, 77 ГГц жүйелері) және кеңейтілген серверлік тақталар үшін пайдаланылатын жоғары жиілікті мыс қапталған ламинаттарда (CCL) өлшемдік тұрақтылық қатаң талап болып табылады. Сфералық кремнеземді бисмалеймид триазиніне (BT) немесе PTFE субстрат матрицаларына қосу диэлектрлік өтімділікті (Dk) және диссипация коэффициентін (Df) төмендетеді. Кремний диоксиді табиғи түрде төмен Dk шамамен 3,8 және Df шамамен 0,001 көрсетеді. Бұл жоғары жылдамдықты деректерді беру кезінде сигнал жоғалуын азайтады. Сфералық бөлшектердің тегіс беті сонымен қатар престеу және бұрғылау операциялары кезінде тақтаның механикалық беріктігін сақтай отырып, осы ламинаттарда қолданылатын нәзік шыны талшықтары тоқымаларының микро абразивтілігін болдырмайды.

Бұрыштықтан сфералыққа ауысу

Бұрыштық ұсақталған кремнеземнен сфералық кремнеземге көшу орау техникасындағы түбегейлі өзгерісті білдіреді. Бұрыштық кремнезем кварц блоктарын механикалық фрезерлеу арқылы өндіріледі. Бұл арзан, бірақ толтыру жылдамдығын айтарлықтай шектейді. Бұрыштық бөлшектердің меншікті бетінің жоғары ауданы (SSA) болады. Жоғары SSA сұйық шайырдың бөлшектердің бетінде қозғалмайтынын білдіреді, бұл ағынды жеңілдету үшін аз бос шайыр қалдырады. Кесілген жиектер шайырдың ішінде бір-біріне жабысып, тұтқырлықты экспоненциалды түрде арттырады және қалыптар мен тарату саптамаларында абразивті құралдың тозуына әкеледі. Сфералық кремнезем ең аз үйкеліспен өте жоғары толтыру жылдамдығын қамтамасыз етеді. Тегіс, дөңгеленген беттер көлем бірлігіне шаққандағы жалпы бетінің ауданын азайтады, бөлшектерді ылғалдандыру үшін аз шайыр қажет. Бұл инженерлерге кремний диоксиді бірдей көлемге көбірек жинауға мүмкіндік береді, CTE төмендетеді және өңделмеген шайырды өңделмейтін қатты затқа айналдырмай, жылу өткізгіштігін жақсартады.

Бұрыштық және сфералық кремнеземді толтырғыштарды салыстыру

Электрондық дәрежедегі сфералық кремний диоксиді үшін техникалық бағалау өлшемдері

Өндіріс әдістерін бағалау (Flame Fusion және химиялық синтез)

Синтез әдісі толтырғыштың физикалық және химиялық негізін тікелей анықтайды. Дәстүрлі жалынмен біріктіру жоғары тазалықтағы бұрыштық кварц ұнтағын жоғары температуралы плазмаға немесе оттегі-сутектік жалынға (жиі 2000 ° C-тан жоғары) беруді қамтиды. Тұрақты емес бөлшектер лезде ериді және беттік керілу оларды жану аймағынан шығып, тез салқындағанға дейін тамаша сфераға тартады. Бұл әдіс жоғары масштабталады және негізгі бөлігін шығарады электрондық сыныпты сфералық кремнезем . стандартты логикалық IC-де, дискретті құрамдас бөліктерде және стандартты CCL-де қолданылатын

Жетілдірілген химиялық синтез, мысалы, золь-гель процесі немесе бу-фазалық ылғалды тасымалдау (VMC) кремний диоксиді бөлшектерін молекулалық деңгейден жасайды. Соль-гель кремний алкоксидтерінің (мысалы, тетраэтил ортосиликат, ТЭОС) аммиак катализаторымен спирт ерітіндісіндегі гидролизін және конденсациясын қамтиды. Ол өндірілген кварцқа сүйенбегендіктен, химиялық синтез мінсіз тазалық пен нақты сфералыққа жетеді. VMC басқарылатын жоғары температуралы реакторда оттегімен және су буымен әрекеттесетін кремний металл ұнтағын пайдаланады. Инженерлер химиялық синтезделген кремний диоксиді ең озық жад құрылғылары, қуат электроникасы және ізді қоспаларға жол бермейтін жетілдірілген түйіндік логикалық чиптер үшін анықтайды.

Кремний диоксиді ұнтағын өндіру әдістері мен техникалық сипаттамалары

Жоғары сфералық және морфологияны бағалау

Шардылық қатынас ретінде сандық түрде анықталады, мұнда тамаша сфера 1,0-ге тең. Бұл әдетте мыңдаған бөлшектердің айналмалылығын есептейтін сканерлеуші ​​электрондық микроскопқа (SEM) қосылған кескінді талдаудың автоматтандырылған бағдарламалық құралы арқылы өлшенеді. Электрондық қаптама үшін қолайлы сфералық қатынас әдетте >0,95 болады. Төменгі қатынасы бар бөлшектер бетінің меншікті ауданын арттыратын беттік тегіссіздіктерді көрсетеді. Жоғарырақ спецификалық бет аймағы сұйық эпоксидті шайырды көбірек сіңіріп, ағынды жеңілдету үшін азырақ шайыр қалдырады. жоғары сфералық кремнезем ұнтағы түзетілмеген күйдегі тұтқырлықтың төмендеуімен тікелей байланысты. Бұл төмен тұтқырлық қосылыстың күрделі қалып геометриялары арқылы ағып кетуіне, тығыз сым байланыстарын айналып өтуіне және ауа қалталарын ұстамай немесе толық толтырылмай микроскопиялық қуыстарды толтыруға мүмкіндік береді.

Бөлшектердің өлшемін бөлу (PSD) және орау тығыздығы

Бір ғана бөлшек өлшемімен 90% толтыру жылдамдығына қол жеткізу мүмкін емес. Инженерлер интерстициалды бос жерлерді жою үшін көп модальды бөлшектердің өлшемін бөлуге (PSD) сүйенеді. Дөрекі, орташа және ұсақ бөлшектерді (әдетте 0,01 мкм-ден 50 мкм-ге дейін) араластыру арқылы кішірек бөлшектер үлкенірек бөлшектер қалдырған бос орындарға дәл сәйкес келеді. Бұл Андреасен немесе Фурнас үлгілері сияқты, композиттің қатты бөлігін барынша көбейтетін белгіленген теориялық орау үлгілеріне сәйкес келеді.

Жетілдірілген орау үшін арнайы тығыз кесу қажет. Флип-чип конструкцияларына арналған капиллярлық толтырғыштарда матрица мен субстрат арасындағы алшақтық өте тар. Бөлшектердің максималды өлшемі саңылау биіктігінің үштен бірінен асса, бөлшектер кептеліп, толтырғыштың бөлінуіне және шайырдың ағуына әкеледі. Инженерлер көбінесе біркелкі капиллярлық әрекетті қамтамасыз ету үшін қатаң бөлуді анықтайды.

1. Қаптама дизайнындағы ең аз саңылау өлшемін анықтаңыз (мысалы, 15 мкм соққы қадамы).

2. Кремний диоксиді ұнтағы үшін абсолютті максималды жоғарғы кесіндіні (D100) орнатыңыз, ол саңылау мөлшерінің үштен бірінен (мысалы, 5 мкм) аспайтынына көз жеткізіңіз.

3. Құрылымдық матрицаны орнату үшін бастапқы ірі фракцияны таңдаңыз (мысалы, 2,5 мкм D50).

4. Дөрекі бөлшектер арасындағы интерстициалды бос орындарды толтыру үшін екінші және үшінші ұсақ фракцияларды (мысалы, 0,5 мкм және 0,1 мкм) араластырыңыз.

5. Ешқандай үлкен агломераттардың жоқтығына көз жеткізу үшін лазерлік дифракциялық талдауды қолданып, соңғы араластырылған PSD-ді тексеріңіз.

Тазалығы жоғары сфералық кремнезем ұнтағына қойылатын талаптар

Кремний диоксиді матрицасындағы микроэлементтер жартылай өткізгіштің функционалдығын бұзуы мүмкін. жоғары тазалықтағы сфералық кремнезем ұнтағы ластаушы заттардың екі нақты санатына: радиоактивті изотоптарға және иондық қоспаларға қатаң бақылауды қажет етеді.

Альфа эмиссиясын басқару жад құрылғылары үшін маңызды параметр болып табылады. Табиғи кварц құрамында уран (U) және торий (Th) аз мөлшерде болады. Бұл элементтер радиоактивті ыдырауға ұшырағандықтан, энергиялары 4-9 МэВ аралығындағы альфа бөлшектерін (гелий ядролары) шығарады. Егер альфа-бөлшек жоғары тығыздықтағы SRAM немесе DRAM чипіндегі сезімтал түйінге соқса, ол кремнийде электронды-тесік жұптарын жасайды. Бұл өтпелі заряд жад битінің күйін өзгертіп, 'жұмсақ қатені' тудыруы мүмкін. Жад микросхемаларына арналған орау материалдары ультра төмен альфа (ULA) кремнеземді қажет етеді, U және Th деңгейлері 0,001 ppb-ден төмен қатаң бақыланады, бір шаршы сантиметрге (cph/см) сағатына 0,001 санаудан аз жасайды.

Иондық қоспалар чиптің физикалық сымдарына үлкен қауіп төндіреді. Натрий (Na+), калий (K+) және хлорид (Cl-) сияқты бос иондар ылғалдылық пен электр өрістері болған кезде қозғалғыш болады. Уақыт өте келе бұл иондар матрицадағы алюминий немесе мыс металдану қабаттарына ауысып, анодтық немесе катодты коррозияға әкеледі. Бұл электр кедергісінің жоғарылауына, қысқа тұйықталуға және құрылғының ақырында істен шығуына әкеледі. Ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз ету үшін иондық қоспалар үшін рұқсат етілген шектер әдетте 1 ppm төмен сақталады.

Жартылай өткізгішті қолданбалардағы өнімділік нәтижелері

Термиялық кеңею коэффициенті (CTE) сәйкестігі

Негізгі механикалық мақсаты жартылай өткізгіштерге арналған сфералық кремнезем CTE сәйкес келеді. Чип қосылған кезде ол жылу шығарады. Кремний қалыбы, мыс қорғасын қаңқасы және эпоксидті қаптаманың барлығы әртүрлі жылдамдықпен кеңейеді. Егер EMC тым кеңейсе, ол сым байланыстарын тартып, субстратты бұрмалайды. Композиттік материалдың CTE қоспалар ережесін сақтайды. Эпоксидті 90%-ға дейін сфералық кремнеземмен (оның CTE шамамен 0,5 ppm/K) тиеу арқылы композициялық материалдың CTE мәні 60 ppm/K-ден шамамен 8-15 ppm/K дейін төмендейді. Бұл кремний пішіні мен мыс компоненттеріне тығыз сәйкес келеді. Бұл дәл сәйкестік қисық болуды болдырмайды, интерфейстердегі қабаттасуды тоқтатады және құрылғының қызмет ету мерзімі ішінде мыңдаған температура циклдері кезінде термиялық шаршауды жояды.

Жылу өткізгіштік және жылуды бөлу

Транзистордың тығыздығы артқан сайын, жылу ағыны құрылғы өнімділігін шектейтін факторға айналады. Толтырылмаған эпоксид - жылу изоляторы, жылу өткізгіштігі шамамен 0,2 Вт/м·К. Кремний тотығының өзіне тән жылу өткізгіштігі жоғары (шамамен 1,3-1,5 Вт/м·К). Сфералық кремний диоксиді шайыр матрицасына тығыз салынған кезде, бөлшектер бір-бірімен физикалық байланысқа түсіп, перколяция шегінен асып түседі. Бұл үздіксіз жылу жолдарын жасайды. Бұл желі кремний қалыбынан жылуды өткізеді және оны сыртқы жылу қабылдағышқа немесе қоршаған ортаға береді. Тығыз орау IGBT, MOSFET және жетілдірілген микропроцессорлар сияқты жоғары қуатты құрамдастардың өнімділігінің жоғарғы шегін итермелей отырып, жылудың таралуын жақсартады.

Өндірістің кірістілігі және сенімділігі

Трансферттік қалыптау процесінде сұйық EMC жоғары қысыммен (әдетте 5-тен 10 МПа) қалып қуыстарына түседі. Толтырғыш бөлшектер бұрыштық болса, нәтижесінде алынған жоғары тұтқыр сұйықтық матрицаны қорғасын жақтауымен байланыстыратын нәзік алтын немесе мыс байланыстыратын сымдарға үлкен кедергі күштерін түсіреді. Бұл сымдардың қалыңдығы көбінесе 15-тен 25 микрометрге дейін ғана болады. Бұл сүйреу 'сымдарды тазалауды' тудырады, сымдарды тиіп кеткенше иіп, қысқа тұйықталу пайда болады. Сфералық бөлшектердің біркелкі ағыны бұл кедергі күшін күрт төмендетеді, сымдарды тұтас ұстайды және жоғары өндірістік өнімділікті сақтайды. Сонымен қатар, сфералық бөлшектер қалыптардың шыңдалған болатты сызып тастамайды. Қалыптың тозуының осылайша төмендеуі жабдыққа қызмет көрсету шығындарын төмендетеді, құралдың қызмет ету мерзімін ұзартады және өндіріс желісіндегі сериядан партияға сәйкестігін жақсартады.

Іске асыру тәуекелдері және әсерді азайту стратегиялары

Дисперсиялық қиындықтар және агломерация

Әзірге сфералық кремнезем ұнтағы жоғары ағындық қасиеттерді ұсынады, ультра жұқа сорттарды өңдеу ерекше қиындықтарды тудырады. Субмикрон бөлшектері жоғары беттік энергияға ие және Ван-дер-Ваальс күштерімен қатты әсер етеді. Сұйық эпоксидке араласқанда, бұл ұсақ бөлшектер біріктіріліп, агломераттарды түзеді. Бұл агломераттар жасанды үлкен бөлшектер ретінде әрекет етеді, мұқият құрастырылған PSD-ны бұзады және материалдың тар толтыру саңылауларында кептелуіне әкеледі. Кептірілген қаптамада агломераттар локализацияланған кернеу концентрацияларын, біркелкі емес қатаюды және жарықтар пайда болуы мүмкін әлсіз нүктелерді жасайды. Біркелкі дисперсияға қол жеткізу үшін планеталық араластырғыштар немесе үш орамды диірмендер сияқты ығысуы жоғары араластырғыш жабдықты және қоспалау кезеңінде шайырдың реологиялық профилін мұқият бақылау қажет.

Беттік модификация және біріктіру агенттері

Агломерацияны болдырмау және композиттің механикалық беріктігін жақсарту үшін бейорганикалық кремний диоксиді мен органикалық эпоксидті матрица арасындағы интерфейсті оңтайландыру қажет. Өңделмеген кремнеземнің бетінде гидрофильді силанол топтары (-OH) болады, бұл оны гидрофобты эпоксидті шайырлармен үйлеспейді. Кремний диоксиді ұнтағын силанды біріктіру агенттерімен алдын ала өңдеу бұл мәселені шешеді. Силан молекуласының екі қызметтік ұшы бар: біреуі кремнеземдегі силанол топтарымен байланысу үшін гидролизден және конденсациядан өтеді, ал екіншісі қатаю кезінде эпоксидті полимермен әрекеттеседі. Бұл химиялық көпір фазааралық адгезияны жақсартады, бөлшектердің шекаралары бойымен ылғалдың түсуіне жол бермейді және біркелкі дисперсияны күшейтеді. Инженерлік топтар алдын ала өңделген кремнеземді тікелей жеткізушіден сатып алу керек пе немесе олардың араластыру мүмкіндіктері мен рецептура сезімталдығына қарай беттік модификацияны өз ішінде орындау керек пе екенін бағалауы керек.

Кремний тотығын өңдеуге арналған жалпы силанды біріктіру агенттері

Жабдықтау тізбегі және партиядан топтамаға сәйкестік

Сәйкес келмейтін шикізат тікелей өндірістің сәтсіздігіне әкеледі. Жабдықтаушы топтамалары арасындағы PSD, сфералық коэффициенттер немесе тазалық деңгейлеріндегі ауытқулар EMC тұтқырлығын өзгертіп, қалыптардың толық толтырылмауына немесе сымның күтпеген сыпырылуына әкеледі. Бұл тәуекелді азайту жеткізу тізбегінің қатаң біліктілігін талап етеді. Сатып алу топтары әрбір партия үшін сапаны қамтамасыз ету (QA) толық құжаттамасын талап етуі керек.

1. Көпмодальды PSD келісілген D10, D50 және D90 сипаттамаларына сәйкес келетінін тексеру үшін кіріс партияларында лазерлік дифракциялық талдауды орындаңыз.

2. Микро металдар мен иондық қоспаларды миллиардта бір бөлікке (ppb) дейін мөлшерлеу үшін индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрияны (ICP-MS) пайдаланыңыз.

3. Морфологияны растау және сфералық коэффициенттердің 0,95-тен жоғары болуын қамтамасыз ету үшін автоматтандырылған сканерлеуші ​​электрондық микроскопия (SEM) кескін талдауын орындаңыз.

4. Альфа-шығару жылдамдығының 0,001 cph/cm⊃2-ден төмен болуын тексеру үшін пропорционалды газ ағынын есептеуді жүргізіңіз; жад деңгейіндегі қолданбалар үшін шек.

Қорытынды

1. Қалып қуысының нақты өлшемдеріне және саңылауларға төзімділікке бейімделген мультимодальды қоспалардың 5 кг пилоттық үлгілерін сұраңыз.

2. Ағынның әрекетін және тұтқырлық шектерін тексеру үшін мақсатты қалыптау температурасында (әдетте 175°C) конус пен пластина вискозиметрін пайдаланып реологиялық профильді орындаңыз.

3. CTE сәйкестігін растау және пішіннің деламиминациясын тексеру үшін прототиптік пакеттерде JEDEC стандартты термиялық циклін орындаңыз (G шарты, -40°C және +125°C).

4. Жабдықтаушының аналитикалық сынақ құралдарын аудиторияда сенімді сериялық сертификаттау үшін ішкі ICP-MS және альфа-шығарындыларды санау жабдығы бар екеніне көз жеткізіңіз.

Жиі қойылатын сұрақтар

С: Электрондық қаптамаға арналған стандартты кремний диоксиді мен сфералық кремний тотығы ұнтағының айырмашылығы неде?

A: Стандартты кремний диоксиді механикалық түрде ұсақталады, нәтижесінде бетінің ауданы жоғары бұрыштық бөлшектер пайда болады. Бұл дұрыс емес пішін ішкі үйкеліс тудырады, шайыр өңдеу үшін тым тұтқыр болғанға дейін толтырғыштың жүктелуін шамамен 70% шектейді. Сфералық кремнезем тегіс, дөңгелек бөлшектерді жасау үшін жалынмен біріктіру немесе химиялық синтез арқылы өндіріледі. Бұл морфология бетінің ауданы мен үйкелісін азайтады, инженерлерге тасымалдауды қалыптау және толтыру үшін қажетті төмен тұтқырлықты сақтай отырып, 90% дейін орау тығыздығына қол жеткізуге мүмкіндік береді.

С: Неліктен жад микросхемалары үшін жоғары таза сфералық кремний тотығы ұнтағы қажет?

A: Табиғи кварц құрамында радиоактивті изотоптардың, атап айтқанда уран мен торийдің аз мөлшері бар. Бұл элементтер ыдырағанда, олар альфа бөлшектерін шығарады. Егер альфа-бөлшек SRAM немесе DRAM сияқты тығыздығы жоғары жад құрылғысының сезімтал түйініне соқса, ол жад битін аударып, жұмсақ қатені тудыратын электр зарядын жасайды. Жоғары тазалықтағы кремнезем осы радиоактивті элементтерді ультра төмен альфа (ULA) деңгейіне дейін, әдетте миллиардта 0,001 бөліктен төмен төмендету үшін кеңейтілген химиялық синтезден немесе қатаң тазартудан өтеді.

С: Электрондық класты сфералық кремнезем үшін тамаша бөлшектердің өлшемі қандай?

A: Бөлшектердің жалғыз идеалды өлшемі жоқ. Максималды орау тығыздығына қол жеткізу үшін көп модальды бөлшектер өлшемін бөлу (PSD) қажет. Инженерлер дөрекі, орташа және ұсақ бөлшектерді (әдетте 0,01 мкм-ден 50 мкм-ге дейін) араластырады, сондықтан кішірек бөлшектер үлкенірек бөлшектердің арасындағы бос орындарды толтырады. Арнайы жоғарғы кесу қолданбаға байланысты. Мысалы, флип-чип конструкцияларына арналған капиллярлық толтырғыштар толтырғыштың тар бос орындарда кептеліп қалуын болдырмау үшін жиі 2,5 мкм немесе 5 мкм-де жабылатын қатаң максималды бөлшектер өлшемдерін талап етеді.

С: Жоғары сфералық кремнезем ұнтағы эпоксидті қалыптау қосылыстарының CTE-ге қалай әсер етеді?

A: Толтырылмаған эпоксидті шайырлар жоғары термиялық кеңею коэффициентіне (CTE) ие, ал кремний қалыптарында өте төмен CTE болады. Бұл сәйкессіздік жұмыс кезінде ауыр термомеханикалық кернеуді тудырады. Сфералық кремнезем оңай ағып жатқандықтан, инженерлер эпоксидті матрицаға оның үлкен көлемін жүктей алады. Кремний диоксиді төмен CTE-ге ие. Шайыр көлемінің 85%-дан 90%-ға дейін сфералық кремнеземмен алмастыру арқылы композиттік материалдың жалпы CTE айтарлықтай төмендейді, кремний пішініне тығыз сәйкес келеді және деформацияның алдын алады.

С: Жартылай өткізгіштерге арналған сфералық кремний тотығын толтыру кезінде қолдануға бола ма?

A: Иә. Ультра жұқа сфералық кремнезем - бұл флип-чип және жетілдірілген вафли деңгейіндегі қаптамаға арналған капиллярлық толтырғыштарда қолданылатын негізгі толтырғыш. Тегіс, сфералық пішін бұл қолданба үшін міндетті болып табылады, себебі ол толтыру материалының капиллярлық әсер арқылы қалып астындағы микроскопиялық саңылаулардан (көбінесе 10-дан 50 микрометрге дейін) жылдам ағып кетуіне мүмкіндік береді. Бұрыштық толтырғыштар дәнекерлеу бұдырларының арасында кептеліп қалады, бұл толтырғыштың бөлінуіне, бос орындардың пайда болуына және толтырудың толық емес енуіне әкеледі.

С: Өндіріс әдісі сфералық кремнеземнің сапасына қалай әсер етеді?

A: Өндіріс әдісі материалдың негізгі тазалығын, сфералықтығын және құнын белгілейді. Жалынмен біріктіру жоғары тазалықтағы өндірілген кварцты ерітеді және тамаша сфералық пен жақсы тазалықты ұсынатын жоғары көлемді эпоксидті қалыптау қосылыстары үшін салалық стандарт болып табылады. Химиялық синтез әдістері, мысалы, золь-гель процесі, молекулалық прекурсорлардан кремний диоксиді бөлшектерін құрастырады. Бұл тәсіл мінсіз сфералық пен ультра жоғары тазалықты береді, ол тіпті миллиардқа шаққандағы ластаушы заттар сәтсіздікке әкелетін ең озық логикалық түйіндер мен кеңейтілген жад IC үшін қажет.