Pluhur silicë sferike për aplikime të paketimit elektronik

Miniaturizimi i vazhdueshëm i pajisjeve gjysmëpërçuese dhe rritja e Integrimit në shkallë shumë të madhe (VLSI) kërkojnë materiale paketimi që mund të menaxhojnë stresin ekstrem termik dhe mekanik. Mbushësit tradicionalë këndorë silicë dështojnë në densitetin e lartë të paketimit të kërkuar për çipat e avancuar. Ato shkaktojnë rritje të papranueshme të viskozitetit në përbërjet e formimit epoksid (EMC), konsumim të rëndë gërryes në veglat e prodhimit dhe rrezik të lartë të fshirjes së telit ose plasaritjes së çipave. Për të arritur shkallën e mbushjes deri në 90% duke ruajtur përpunueshmërinë, inxhinierët duhet të kalojnë në të specializuar pluhur silicë sferike për paketim elektronik . Ky tranzicion zgjidh pengesat reologjike, duke lejuar ngarkimin e dendur të mbushësit pa kompromentuar karakteristikat e rrjedhës së rrëshirës së papërpunuar. Ne do të shqyrtojmë kriteret e vlerësimit teknik, metodat e prodhimit, kompromiset e performancës dhe rreziqet e zbatimit për gjetjen e këtyre materialeve.

• Morfologjia dikton rrjedhën: Pluhuri silicë me sfericitet të lartë është i detyrueshëm për arritjen e densitetit maksimal të paketimit (deri në 90%) në EMC dhe rrëshirat e nënmbushjes duke ruajtur viskozitet të ulët dhe duke parandaluar fshirjen e telit gjatë kapsulimit.

• Pastërtia parandalon dështimin: Pluhuri silicë sferik i pastërtisë së lartë (99,9%+) me papastërti jonike të kontrolluara rreptësisht dhe emetim të ulët të grimcave alfa është i panegociueshëm për të parandaluar gabimet e buta në pajisjet e memories dhe korrozionin në qarqet e integruara.

• Optimizimi i PSD-së është kritik: Zgjedhja e shpërndarjes së saktë të madhësisë së grimcave (PSD) - zakonisht duke përzier madhësitë midis 0,01 μm dhe 50 μm, me prerje specifike të ngushta si 2,5 μm për nënmbushjet e avancuara - është leva kryesore për balancimin e reduktimit të Koeficientit të Zgjerimit Termik (CTE) me rrjedhshmërinë e rrëshirës.

• Metoda e prodhimit ka rëndësi: Metoda e sintezës së një furnizuesi (p.sh., shkrirja me flakë kundrejt sol-xhelit) dikton në thelb pastërtinë bazë, konsistencën e sfericitetit dhe përshtatshmërinë për segmente specifike të përdorimit përfundimtar.

• Trajtimi sipërfaqësor zbut rrezikun: silica sferike ultra e imët e patrajtuar është e prirur ndaj grumbullimit; vlerësimi i aftësive të modifikimit të sipërfaqes së furnizuesit (p.sh. agjentët e bashkimit të silanit) është kritik për të siguruar shpërndarje uniforme.

Roli i pluhurit sferik të silicës në paketimin elektronik

Përcaktimi i kritereve të suksesit

Paketimet moderne gjysmëpërçuese funksionojnë nën kufizime të rrepta fizike. Kapsulanti duhet të sigurojë zgjerim termik minimal, përçueshmëri të lartë termike, rezistencë absolute ndaj lagështirës dhe rendiment të lartë të prodhimit. Mjetet e silikonit kanë një koeficient shumë të ulët të zgjerimit termik (CTE), zakonisht rreth 2.6 deri në 3.0 ppm/K. Rrëshirat epoksi të pambushura shfaqin një CTE shumë më të lartë, shpesh duke kaluar 60 ppm/K. Kornizat e plumbit prej bakri ulen rreth 17 ppm/K. Kjo mospërputhje e rëndë gjeneron stres të jashtëzakonshëm termomekanik gjatë ciklit të temperaturës. Nëse lihet i pamenaxhuar, ky stres çon në shtrembërim në ndërfaqen e lidhjes së diafragmës, lodhje të bashkimit të saldimit ose plasaritje katastrofike. Funksioni kryesor i materialit mbushës është të kapërcejë këtë boshllëk fizik. Duke e ngarkuar rrëshirën me një mbushës me CTE të ulët, inxhinierët e hedhin poshtë CTE-në e përbërë duke ruajtur vetitë e izolimit elektrik të paketimit.

Komponimet e derdhjes epokside (EMC) dhe rrëshirat nënmbushëse

Në formulimin e EMC-ve dhe rrëshirave të nënmbushjes, Pluhuri silicë për paketim elektronik vepron si mbushësi kryesor funksional. Këto rrëshira shpesh përmbajnë 70% deri në 90% silicë ndaj peshës. Mbushësi mbron trupat e brishtë të silikonit nga goditja fizike, hyrja e lagështirës dhe ndotësit kimikë. Proceset e formimit të transferimit kërkojnë që EMC të mbajë një viskozitet të ulët (zakonisht nën 15 Pa·s në 175°C) për të rrjedhur në zgavrat komplekse të mykut. Në nënmbushjet kapilare të përdorura për dizajne me çipa, kërkesat janë edhe më të rrepta. Mbushësi duhet të rrjedhë nëpër zbrazëtira të ngushta sa 10 deri në 50 mikrometra pa u ulur ose duke shkaktuar zbrazëti. Forma sferike i lejon grimcat të rrotullohen pranë njëra-tjetrës dhe të kalojnë gungat delikate të saldimit, duke siguruar shpërndarje uniforme nën mbulesë dhe duke maksimizuar integritetin strukturor të montimit përfundimtar.

Substrate mikroelektronike dhe laminate të veshura me bakër (CCL)

Përtej kapsulantëve të lëngshëm dhe përbërjeve të formimit, silica sferike përdoret gjithnjë e më shumë në prodhimin e nënshtresave të ngurtë dhe fleksibël të mikroelektronikës. Në Laminatet e Veshura me Bakër (CCL) me frekuencë të lartë që përdoren për komunikimet 5G, radarët e automobilave (p.sh. sistemet 77 GHz) dhe bordet e avancuara të serverëve, stabiliteti dimensional është një kërkesë strikte. Përfshirja e silicës sferike në matricat e substratit bismaleimid triazine (BT) ose PTFE redukton konstantën dielektrike (Dk) dhe faktorin e shpërndarjes (Df). Silica në mënyrë natyrale shfaq një Dk të ulët prej afërsisht 3.8 dhe një Df rreth 0.001. Kjo minimizon humbjen e sinjalit në transmetimin e të dhënave me shpejtësi të lartë. Sipërfaqja e lëmuar e grimcave sferike gjithashtu parandalon mikro-gërryerjen e thurjeve delikate të fibrave të qelqit të përdorura në këto laminate, duke ruajtur forcën mekanike të pllakës gjatë operacioneve të presimit dhe shpimit.

Zhvendosja nga këndore në sferike

Kalimi nga silicë e grimcuar këndore në silicë sferike përfaqëson një ndryshim thelbësor në inxhinierinë e paketimit. Silica këndore prodhohet nga bluarja mekanike e blloqeve të kuarcit. Është i lirë, por kufizon ashpër tarifat e mbushjes. Grimcat këndore kanë një sipërfaqe specifike të lartë (SSA). Një SSA e lartë do të thotë që më shumë rrëshirë e lëngshme është e palëvizshme në sipërfaqen e grimcave, duke lënë më pak rrëshirë të lirë në dispozicion për të lehtësuar rrjedhën. Skajet e dhëmbëzuara ndërthuren brenda rrëshirës, ​​duke rritur në mënyrë eksponenciale viskozitetin dhe duke shkaktuar konsumimin e mjeteve gërryese në kallëpe dhe grykë shpërndarëse. Silicë sferike mundëson shkallë mbushjeje ultra të larta me fërkim minimal. Sipërfaqet e lëmuara dhe të rrumbullakosura reduktojnë sipërfaqen totale për njësi vëllimi, duke kërkuar më pak rrëshirë për të lagur grimcat. Kjo i lejon inxhinierët të paketojnë më shumë silicë në të njëjtin vëllim, duke ulur CTE dhe duke përmirësuar përçueshmërinë termike pa e kthyer rrëshirën e papjekur në një lëndë të ngurtë të papërpunueshme.

Krahasimi i mbushësve silicë këndor kundrejt sferës

Dimensionet e vlerësimit teknik për silicën sferike të shkallës elektronike

Vlerësimi i metodave të prodhimit (Flame Fusion kundër Sintezës Kimike)

Metoda e sintezës përcakton drejtpërdrejt bazën fizike dhe kimike të mbushësit. Shkrirja tradicionale e flakës përfshin ushqimin e pluhurit këndor të kuarcit me pastërti të lartë në një flakë plazme me temperaturë të lartë ose oksigjen-hidrogjen (shpesh që kalon 2000°C). Grimcat e parregullta shkrihen menjëherë dhe tensioni sipërfaqësor i tërheq ato në sfera të përsosura përpara se të dalin nga zona e djegies dhe të ftohen me shpejtësi. Kjo metodë është shumë e shkallëzueshme dhe prodhon pjesën më të madhe të silicë sferike e shkallës elektronike e përdorur në IC-të logjike standarde, komponentët diskrete dhe CCL-të standarde.

Sinteza e avancuar kimike, si procesi sol-xhel ose transporti i lagështisë në fazën e avullit (VMC), ndërton grimcat e silicës nga niveli molekular. Sol-xhel përfshin hidrolizën dhe kondensimin e alkooksideve të silikonit (si ortosilikati tetraetil, TEOS) në një zgjidhje alkooli me një katalizator amoniaku. Për shkak se nuk mbështetet në kuarcin e minuar, sinteza kimike arrin pastërtinë pothuajse perfekte dhe sfericitetin e saktë. VMC përdor pluhur metalik silikoni që reagon me oksigjen dhe avujt e ujit në një reaktor me temperaturë të lartë të kontrolluar. Inxhinierët specifikojnë silicë të sintetizuar kimikisht për pajisjet më të avancuara të memories, elektronikë të energjisë dhe çipa logjikë të avancuar të nyjeve ku gjurmët e papastërtive nuk mund të tolerohen.

Metodat dhe specifikimet e prodhimit të pluhurit silicë

Vlerësimi i Sfericitetit të Lartë dhe Morfologjisë

Sfericiteti llogaritet si një raport, ku një sferë e përsosur është e barabartë me 1.0. Kjo zakonisht matet duke përdorur softuerin e automatizuar të analizës së imazhit të lidhur me një mikroskop elektronik skanues (SEM), duke llogaritur rrethorinë e mijëra grimcave. Për paketimin elektronik, një raport i pranueshëm i sfericitetit është zakonisht >0.95. Grimcat me raporte më të ulëta shfaqin parregullsi sipërfaqësore që rrisin sipërfaqen specifike. Një sipërfaqe specifike më e lartë thith më shumë rrëshirë epoksi të lëngët, duke lënë më pak rrëshirë në dispozicion për të lehtësuar rrjedhjen. Pluhuri i silicës me sfericitet të lartë lidhet drejtpërdrejt me viskozitetin e reduktuar në gjendjen e patrajtuar. Ky viskozitet i ulët lejon që përbërësi të rrjedhë nëpër gjeometri komplekse të mykut, të lundrojë rreth lidhjeve të dendura të telit dhe të mbushë zgavrat mikroskopike pa bllokuar xhepat e ajrit ose duke shkaktuar mbushje jo të plota.

Shpërndarja e madhësisë së grimcave (PSD) dhe dendësia e paketimit

Arritja e një norme mbushjeje prej 90% është e pamundur me një madhësi të vetme grimce. Inxhinierët mbështeten në një shpërndarje shumë-modale të madhësisë së grimcave (PSD) për të eliminuar zbrazëtitë intersticiale. Duke përzier grimcat e trasha, të mesme dhe të imta - zakonisht duke filluar nga 0.01 μm në 50 μm - grimcat më të vogla përshtaten saktësisht në boshllëqet e lëna nga ato më të mëdha. Kjo ndjek modelet e vendosura teorike të paketimit, të tilla si modelet Andreasen ose Furnas, duke maksimizuar fraksionin e ngurtë të përbërjes.

Për paketimin e avancuar kërkohen prerje të ngushta specifike. Në nënmbushjet kapilare për dizajnet me çipa, hendeku midis mbulesës dhe nënshtresës është jashtëzakonisht i ngushtë. Nëse madhësia maksimale e grimcave tejkalon një të tretën e lartësisë së hendekut, grimcat do të bllokohen, duke shkaktuar ndarjen e mbushësit dhe rrjedhjen e rrëshirës. Inxhinierët shpesh specifikojnë shpërndarje strikte për të siguruar veprim të qetë kapilar.

1. Përcaktoni madhësinë minimale të boshllëkut në dizajnin e paketimit (p.sh., hapi i përplasjes 15 μm).

2. Vendosni prerjen maksimale absolute të sipërme (D100) për pluhurin e silicës, duke u siguruar që ajo të mos kalojë një të tretën e madhësisë së boshllëkut (p.sh., 5 μm).

3. Zgjidhni një fraksion primar të trashë për të vendosur matricën strukturore (p.sh., D50 prej 2,5 μm).

4. Përzieni në fraksione të imta dytësore dhe terciare (p.sh., 0,5 μm dhe 0,1 μm) për të mbushur zbrazëtirat intersticiale midis grimcave të trashë.

5. Verifikoni PSD-në përfundimtare të përzier duke përdorur analizën e difraksionit lazer për të siguruar që nuk ka aglomerate të mëdha.

Kërkesat për pluhur silici sferik me pastërti të lartë

Elementët gjurmë brenda matricës së silicës mund të shkatërrojnë funksionalitetin e gjysmëpërçuesit. Pluhuri i silicës sferike me pastërti të lartë kërkon kontroll të rreptë mbi dy kategori specifike të ndotësve: izotopet radioaktive dhe papastërtitë jonike.

Kontrolli i emetimeve alfa është një parametër kritik për pajisjet e memories. Kuarci natyror përmban sasi të vogla të Uraniumit (U) dhe Thoriumit (Th). Ndërsa këta elementë i nënshtrohen kalbjes radioaktive, ato lëshojnë grimca alfa (bërthamat e heliumit) me energji midis 4 dhe 9 MeV. Nëse një grimcë alfa godet një nyje të ndjeshme në një çip SRAM ose DRAM me densitet të lartë, ajo gjeneron çifte elektron-vrima në silikon. Kjo ngarkesë kalimtare mund të ndryshojë gjendjen e një biti memorie, duke shkaktuar një 'gabim të butë'. Materialet e paketimit për çipat e memories kërkojnë silicë alfa ultra të ulët (ULA), me nivele U dhe Th të kontrolluara rreptësisht nën 0,001 ppb, duke gjeneruar më pak se 0,001 numërime në orë për centimetër katror (cph;⊊).

Papastërtitë jonike paraqesin një kërcënim serioz për instalimet elektrike fizike të çipit. Jonet e lira si natriumi (Na+), kaliumi (K+) dhe kloruri (Cl-) bëhen të lëvizshëm në prani të gjurmëve të lagështirës dhe fushave elektrike. Me kalimin e kohës, këto jone migrojnë në shtresat e metalizimit të aluminit ose bakrit në mbulesë, duke shkaktuar korrozion anodik ose katodik. Kjo çon në rritjen e rezistencës elektrike, qarqeve të shkurtra dhe dështimit eventual të pajisjes. Pragjet e pranueshme për papastërtitë jonike zakonisht mbahen nën 1 ppm për të garantuar besueshmëri afatgjatë.

Rezultatet e performancës në aplikimet e gjysmëpërçuesve

Përputhja e koeficientit të zgjerimit termik (CTE).

Objektivi kryesor mekanik i silicë sferike për gjysmëpërçuesit është përputhja me CTE. Kur një çip ndizet, ai gjeneron nxehtësi. Kutia e silikonit, korniza e plumbit prej bakri dhe kapsuluesi epoksid zgjerohen të gjitha me ritme të ndryshme. Nëse EMC zgjerohet shumë, ajo tërheq lidhjet e telit dhe deformon nënshtresën. CTE e një materiali të përbërë ndjek rregullin e përzierjeve. Duke e ngarkuar epoksidin me deri në 90% silicë sferike (e cila ka një CTE afërsisht 0,5 ppm/K), CTE e materialit të përbërë ulet nga 60 ppm/K në afërsisht 8-15 ppm/K. Kjo përputhet ngushtë me përbërësit e silikonit dhe bakrit. Kjo përputhje e saktë parandalon shtrembërimin, ndalon shtrembërimin në ndërfaqet dhe eliminon lodhjen termike gjatë mijëra cikleve të temperaturës që një pajisje përjeton gjatë jetëgjatësisë së saj.

Përçueshmëria termike dhe shpërndarja e nxehtësisë

Ndërsa densiteti i tranzistorit rritet, fluksi i nxehtësisë bëhet një faktor kufizues në performancën e pajisjes. Epoksi i pambushur është një izolues termik, me përçueshmëri termike rreth 0,2 W/m·K. Silica ka një përçueshmëri më të lartë termike të natyrshme (rreth 1,3 deri në 1,5 W/m·K). Kur silica sferike paketohet dendur në matricën e rrëshirës, ​​grimcat bëjnë kontakt fizik me njëra-tjetrën, duke tejkaluar pragun e depërtimit. Kjo krijon rrugë të vazhdueshme termike. Ky rrjet e përçon nxehtësinë larg materialit të silikonit dhe e transferon atë në lavamanin e jashtëm të nxehtësisë ose mjedisin e ambientit. Paketimi i dendur përmirëson shpërndarjen e nxehtësisë, duke shtyrë kufijtë e sipërm të performancës për komponentët me fuqi të lartë si IGBT, MOSFET dhe mikroprocesorë të avancuar.

Rendimenti dhe besueshmëria e prodhimit

Në procesin e formimit të transferimit, EMC e lëngshme futet në zgavrat e mykut nën presion të lartë (zakonisht 5 deri në 10 MPa). Nëse grimcat e mbushësit janë këndore, lëngu me viskozitet të lartë që rezulton ushtron forca masive tërheqëse mbi telat delikate të lidhjes së arit ose bakrit që lidhin mbulesën me kornizën e plumbit. Këto tela janë shpesh vetëm 15 deri në 25 mikrometra të trasha. Kjo zvarritje shkakton 'fshirjen e telave', përkuljen e telave derisa të preken dhe të kenë një qark të shkurtër. Rrjedha e qetë e grimcave sferike redukton në mënyrë drastike këtë forcë tërheqëse, duke i mbajtur telat të paprekura dhe duke mbajtur rendimente të larta prodhuese. Për më tepër, grimcat sferike nuk e gërvishtin çelikun e ngurtësuar të kallëpeve. Ky reduktim në konsumimin e mykut ul kostot e mirëmbajtjes së pajisjeve, zgjat jetën e veglave dhe përmirëson konsistencën nga grupi në grup në linjën e prodhimit.

Rreziqet e Zbatimit dhe Strategjitë Zbutëse

Sfidat e dispersionit dhe grumbullimi

Ndërsa Pluhuri sferik i silicës ofron veti rrjedhëse superiore, trajtimi i notave ultra të imta paraqet sfida të dallueshme. Grimcat nën mikron posedojnë energji të lartë sipërfaqësore dhe ndikohen fuqishëm nga forcat Van der Waals. Kur përzihen në epoksi të lëngët, këto grimca të imta priren të grumbullohen së bashku, duke formuar aglomerate. Këto aglomerate veprojnë si grimca të mëdha artificiale, duke prishur PSD-në e projektuar me kujdes dhe duke bërë që materiali të bllokohet në boshllëqe të ngushta nënmbushëse. Në paketimin e kuruar, aglomeratet krijojnë përqendrime të lokalizuara të stresit, shërim të pabarabartë dhe pika të dobëta ku mund të fillojnë çarjet. Arritja e shpërndarjes uniforme kërkon pajisje përzierëse me prerje të lartë, të tilla si miksera planetare ose mullinj me tre rrotullime, dhe kontroll të kujdesshëm të profilit reologjik të rrëshirës gjatë fazës së përzierjes.

Agjentët e modifikimit dhe bashkimit të sipërfaqes

Për të parandaluar grumbullimin dhe për të përmirësuar forcën mekanike të përbërjes, ndërfaqja midis silicës inorganike dhe matricës organike epoksi duhet të optimizohet. Silica e patrajtuar ka grupe silanoli hidrofile (-OH) në sipërfaqen e saj, duke e bërë atë të papajtueshëm me rrëshirat epokside hidrofobike. Trajtimi paraprak i pluhurit të silicës me agjentë bashkues silani e zgjidh këtë problem. Molekula e silanit ka dy skaje funksionale: njëri i nënshtrohet hidrolizës dhe kondensimit për t'u lidhur me grupet e silanolit në silicë dhe tjetri reagon me polimerin epoksi gjatë pjekjes. Kjo urë kimike përmirëson ngjitjen ndërfaqe, parandalon hyrjen e lagështirës përgjatë kufijve të grimcave dhe rrit shpërndarjen uniforme. Ekipet inxhinierike duhet të vlerësojnë nëse duhet të blejnë silicë të para-trajtuar direkt nga furnizuesi ose të kryejnë modifikime të sipërfaqes në shtëpi bazuar në aftësitë e tyre të përzierjes dhe ndjeshmërisë së formulimit.

Agjentë të zakonshëm bashkues silani për trajtimin e sipërfaqes me silicë

Zinxhiri i Furnizimit dhe Konsistenca Batch-to-Batch

Lëndët e para të paqëndrueshme çojnë drejtpërdrejt në dështime të prodhimit. Ndryshimet në PSD, raportet e sfericitetit ose nivelet e pastërtisë midis grupeve të furnizuesit do të ndryshojnë viskozitetin e EMC, duke shkaktuar mbushje jo të plota të mykut ose fshirje të papritur të telit. Zbutja e këtij rreziku kërkon kualifikim të rreptë të zinxhirit të furnizimit. Ekipet e prokurimit duhet të kërkojnë dokumentacion gjithëpërfshirës të Sigurimit të Cilësisë (QA) për çdo grup.

1. Ekzekutoni analizën e difraksionit me lazer në grupet hyrëse për të verifikuar që PSD multi-modale përputhet me specifikimet e dakorduara D10, D50 dhe D90.

2. Përdorni spektrometrinë e masës së plazmës së çiftuar në mënyrë induktive (ICP-MS) për të përcaktuar sasinë e gjurmëve të metaleve dhe papastërtive jonike deri në nivelin e pjesëve për miliard (ppb).

3. Kryeni analizën e imazhit me mikroskop elektronik skanues automatik (SEM) për të konfirmuar morfologjinë dhe për të siguruar që raportet e sfericitetit të mbeten mbi 0,95.

4. Kryeni numërimin proporcional të rrjedhës së gazit për të verifikuar që normat e emetimit alfa mbeten nën 0,001 cph/cm² pragu për aplikacionet e nivelit të memories.

konkluzioni

1. Kërkoni mostra pilot prej 5 kg të përzierjeve shumë-modale të përshtatura për dimensionet tuaja specifike të kavitetit të mykut dhe tolerancat e boshllëqeve.

2. Kryeni profilizimin reologjik duke përdorur një viskometër koni dhe pllakash në temperaturën tuaj të synuar të formimit (zakonisht 175°C) për të verifikuar sjelljen e rrjedhës dhe kufijtë e viskozitetit.

3. Kryeni ciklimin termik standard JEDEC (Gjendja G, -40°C deri +125°C) në paketimet prototipe për të vërtetuar përputhjen e CTE dhe për të kontrolluar për shtrembërimin e mbulesës.

4. Kontrolloni pajisjet e testimit analitik të furnizuesit për t'u siguruar që ata posedojnë pajisje të brendshme të ICP-MS dhe numërimit të emetimeve alfa për certifikim të besueshëm të grupeve.

FAQ

Pyetje: Cili është ndryshimi midis silicës standarde dhe pluhurit sferik të silicës për paketimin elektronik?

Përgjigje: Silica standarde është grimcuar mekanikisht, duke rezultuar në grimca të dhëmbëzuara, këndore me sipërfaqe të lartë. Kjo formë e parregullt krijon fërkime të brendshme, duke kufizuar ngarkesën e mbushësit në rreth 70% përpara se rrëshira të bëhet shumë viskoze për t'u përpunuar. Silica sferike prodhohet nëpërmjet shkrirjes së flakës ose sintezës kimike për të krijuar grimca të lëmuara dhe të rrumbullakosura. Kjo morfologji minimizon sipërfaqen dhe fërkimin, duke i lejuar inxhinierët të arrijnë dendësi paketimi deri në 90% duke ruajtur viskozitetin e ulët të kërkuar për formimin e transferimit dhe shpërndarjen e nënmbushjes.

Pyetje: Pse pluhuri silicë sferik me pastërti të lartë është i nevojshëm për çipat e memories?

Përgjigje: Kuarci natyror përmban sasi të vogla të izotopeve radioaktive, veçanërisht Uranium dhe Torium. Ndërsa këta elementë kalbet, ato lëshojnë grimca alfa. Nëse një grimcë alfa godet një nyje të ndjeshme në një pajisje memorie me densitet të lartë si SRAM ose DRAM, ajo gjeneron një ngarkesë elektrike që mund të rrokulliset një bit memorie, duke shkaktuar një gabim të butë. Silica e pastërtisë së lartë i nënshtrohet sintezës së avancuar kimike ose pastrimit rigoroz për të reduktuar këta elementë radioaktivë në nivele ultra të ulëta alfa (ULA), zakonisht nën 0,001 pjesë për miliard.

Pyetje: Cila është madhësia ideale e grimcave për silicë sferike të shkallës elektronike?

Përgjigje: Nuk ka asnjë madhësi të vetme ideale të grimcave. Arritja e densitetit maksimal të paketimit kërkon një shpërndarje shumë-modale të madhësisë së grimcave (PSD). Inxhinierët përziejnë grimcat e trashë, të mesme dhe të imët - zakonisht duke filluar nga 0.01 μm në 50 μm - kështu që grimcat më të vogla mbushin zbrazëtirat midis atyre më të mëdha. Prerja specifike e sipërme varet nga aplikimi. Për shembull, nënmbushjet e kapilarëve për dizajnet me çipa me rrota kërkojnë përmasa të rrepta maksimale të grimcave, shpesh të mbyllura në 2,5 μm ose 5 μm, për të parandaluar bllokimin e mbushësit në boshllëqe të ngushta.

Pyetje: Si ndikon pluhuri i silicës me sfericitet të lartë në CTE të përbërjeve të formimit epoksi?

Përgjigje: Rrëshirat epokside të pambushura kanë një koeficient të lartë të zgjerimit termik (CTE), ndërsa rrëshirat e silikonit kanë një CTE shumë të ulët. Kjo mospërputhje shkakton stres të rëndë termomekanik gjatë operimit. Për shkak se silici sferik rrjedh lehtësisht, inxhinierët mund të ngarkojnë një vëllim masiv të tij në matricën epoksi. Silica në thelb ka një CTE të ulët. Duke zëvendësuar 85% deri në 90% të vëllimit të rrëshirës me silicë sferike, CTE e përgjithshme e materialit kompozit bie ndjeshëm, duke përputhur ngushtë masën e silikonit dhe duke parandaluar shtrembërimin.

Pyetje: A mund të përdoret silicë sferike për gjysmëpërçuesit në aplikimet e nënmbushjes?

A: Po. Silica sferike ultra e imët është mbushësi kryesor që përdoret në mbushjet e kapilarëve për paketimin me çip dhe të avancuar në nivel vaferi. Forma e lëmuar, sferike është e detyrueshme për këtë aplikim, sepse lejon që materiali i nënmbushur të rrjedhë me shpejtësi përmes boshllëqeve mikroskopike (shpesh 10 deri në 50 mikrometra) poshtë mbulesës nëpërmjet veprimit kapilar. Mbushësit këndorë do të bllokoheshin midis gungave të saldimit, duke shkaktuar ndarjen e mbushësit, formimin e zbrazëtirave dhe depërtimin jo të plotë të nënmbushjes.

Pyetje: Si ndikon metoda e prodhimit në cilësinë e silicës sferike?

Përgjigje: Metoda e prodhimit dikton pastërtinë bazë të materialit, sfericitetin dhe koston. Fusioni i flakës shkrin kuarcin e minuar me pastërti të lartë dhe është standardi i industrisë për përbërjet e formimit të epoksidit me volum të lartë, duke ofruar sfericitet të shkëlqyer dhe pastërti të mirë. Metodat e sintezës kimike, siç është procesi sol-xhel, ndërtojnë grimca silicë nga prekursorët molekularë. Kjo qasje jep sfericitet pothuajse perfekte dhe pastërti ultra të lartë, gjë që kërkohet rreptësisht për nyjet logjike më të avancuara dhe IC-të e avancuara të memories, ku edhe pjesë për miliard ndotës shkaktojnë dështim.