الیکٹرانک پیکیجنگ ایپلی کیشنز کے لیے کروی سلکا پاؤڈر

سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی مسلسل مائنیچرائزیشن اور بہت بڑے پیمانے پر انٹیگریشن (VLSI) کا عروج ایسے پیکیجنگ مواد کی طلب کرتا ہے جو انتہائی تھرمل اور مکینیکل تناؤ کا انتظام کر سکتے ہیں۔ روایتی کونیی سیلیکا فلرز اعلی درجے کی چپس کے لیے درکار اعلی پیکنگ کثافت پر ناکام ہو جاتے ہیں۔ وہ ایپوکسی مولڈنگ کمپاؤنڈز (EMC) میں ناقابل قبول چپکنے والی اسپائکس کا سبب بنتے ہیں، مینوفیکچرنگ ٹولز پر شدید کھرچنے والے لباس، اور تار جھاڑو یا چپ کے ٹوٹنے کے خطرات بڑھ جاتے ہیں۔ عمل کی اہلیت کو برقرار رکھتے ہوئے 90% تک بھرنے کی شرح حاصل کرنے کے لیے، انجینئرز کو خصوصی کی طرف منتقل ہونا چاہیے۔ الیکٹرانک پیکیجنگ کے کروی سلکا پاؤڈر لئے یہ منتقلی rheological رکاوٹوں کو دور کرتی ہے، جس سے غیر علاج شدہ رال کے بہاؤ کی خصوصیات پر سمجھوتہ کیے بغیر گھنے فلر لوڈنگ کی اجازت ملتی ہے۔ ہم تکنیکی تشخیص کے معیار، مینوفیکچرنگ کے طریقوں، کارکردگی کی تجارت، اور ان مواد کو سورس کرنے کے لیے عمل درآمد کے خطرات کا جائزہ لیں گے۔

• مورفولوجی بہاؤ کا حکم دیتی ہے: EMCs میں زیادہ سے زیادہ پیکنگ کثافت (90% تک) حاصل کرنے کے لیے ہائی اسپریسیٹی سلکا پاؤڈر لازمی ہے اور کم وسکوسیٹی کو برقرار رکھتے ہوئے اور انکیپسولیشن کے دوران تار جھاڑو کو روکتا ہے۔

• پاکیزگی ناکامی کو روکتی ہے: اعلی طہارت کا کروی سلکا پاؤڈر (99.9%+) سختی سے کنٹرول شدہ آئنک نجاست اور کم الفا پارٹیکل کے اخراج کے ساتھ میموری ڈیوائسز میں نرم غلطیوں اور مربوط سرکٹس میں سنکنرن کو روکنے کے لیے غیر گفت و شنید ہے۔

• پی ایس ڈی آپٹیمائزیشن اہم ہے: درست پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن (PSD) کا انتخاب کرنا — عام طور پر 0.01 μm اور 50 μm کے درمیان سائز کو ملانا، جس میں مخصوص ٹائٹ کٹس جیسے کہ 2.5 μm ایڈوانسڈ انڈر فلز کے لیے — تھرمل ایکسپینشن ری فلو (CTE کے ساتھ ری فلو) کو بیلنس کرنے کا بنیادی لیور ہے۔

• مینوفیکچرنگ کے طریقہ کار کے معاملات: ایک سپلائر کی ترکیب کا طریقہ (مثال کے طور پر، شعلہ فیوژن بمقابلہ سول-جیل) بنیادی طور پر بنیادی طور پر طہارت، دائرہ کی مستقل مزاجی، اور مخصوص اختتامی استعمال کے حصوں کے لیے موزوں ہونے کا حکم دیتا ہے۔

• سطح کا علاج خطرے کو کم کرتا ہے: علاج نہ کیا گیا الٹرا فائن کروی سیلیکا جمع ہونے کا خطرہ ہے۔ یکساں بازی کو یقینی بنانے کے لیے سپلائر کی سطح میں تبدیلی کی صلاحیتوں (مثلاً سائلین کپلنگ ایجنٹس) کا جائزہ لینا ضروری ہے۔

الیکٹرانک پیکیجنگ میں کروی سلکا پاؤڈر کا کردار

کامیابی کے معیار کی وضاحت

جدید سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ سخت جسمانی رکاوٹوں کے تحت کام کرتی ہے۔ انکیپسولنٹ کو کم سے کم تھرمل توسیع، اعلی تھرمل چالکتا، مکمل نمی مزاحمت، اور اعلی پیداواری پیداوار فراہم کرنا ضروری ہے۔ سلکان ڈیز میں تھرمل ایکسپینشن (CTE) کا بہت کم گتانک ہوتا ہے، عام طور پر تقریباً 2.6 سے 3.0 ppm/K۔ غیر بھری ہوئی ایپوکسی رال بہت زیادہ CTE کی نمائش کرتی ہے، اکثر 60 ppm/K سے زیادہ ہوتی ہے۔ تانبے کے لیڈ فریم تقریباً 17 ppm/K بیٹھتے ہیں۔ یہ شدید مماثلت درجہ حرارت سائیکلنگ کے دوران بہت زیادہ تھرمو مکینیکل تناؤ پیدا کرتی ہے۔ اگر غیر منظم چھوڑ دیا جائے تو، یہ تناؤ ڈائی اٹیچ انٹرفیس پر ڈیلامینیشن، سولڈر جوائنٹ تھکاوٹ، یا تباہ کن ڈائی کریکنگ کا باعث بنتا ہے۔ فلر میٹریل کا بنیادی کام اس جسمانی خلا کو پر کرنا ہے۔ کم-CTE فلر کے ساتھ رال لوڈ کرکے، انجینئرز پیکیج کی برقی موصلیت کی خصوصیات کو برقرار رکھتے ہوئے جامع CTE کو نیچے چلاتے ہیں۔

ایپوکسی مولڈنگ کمپاؤنڈز (EMC) اور انڈر فل ریزنز

EMCs اور انڈر فل ریزن کی تشکیل میں، الیکٹرانک پیکیجنگ کے لیے سلکا پاؤڈر بنیادی فنکشنل فلر کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ رال اکثر وزن کے لحاظ سے 70% سے 90% سلکا پر مشتمل ہوتی ہے۔ فلر نازک سلکان کو جسمانی جھٹکے، نمی کے داخل ہونے اور کیمیائی آلودگیوں سے بچاتا ہے۔ منتقلی مولڈنگ کے عمل میں EMC کو پیچیدہ مولڈ گہاوں میں بہنے کے لیے کم چپکنے والی (عام طور پر 15 Pa·s سے کم 175°C) کو برقرار رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ فلپ چپ ڈیزائن کے لیے استعمال ہونے والے کیپلیری انڈر فلز میں، تقاضے اور بھی سخت ہوتے ہیں۔ فلر کو 10 سے 50 مائیکرو میٹر تک تنگ خالی جگہوں سے گزرنا چاہیے، بغیر کسی خلا کو طے کیے یا پیدا کیے بغیر۔ کروی شکل ذرات کو ایک دوسرے اور ماضی کے نازک ٹانکا لگانے والے ٹکڑوں کے پیچھے سے گزرنے دیتی ہے، ڈائی کے نیچے یکساں تقسیم کو یقینی بناتی ہے اور حتمی اسمبلی کی ساختی سالمیت کو زیادہ سے زیادہ کرتی ہے۔

مائیکرو الیکٹرانکس سبسٹریٹس اور کاپر کلڈ لیمینیٹ (CCL)

مائع انکیپسولنٹس اور مولڈنگ مرکبات کے علاوہ، کروی سلکا کو سخت اور لچکدار مائیکرو الیکٹرانکس سبسٹریٹس کی تعمیر میں تیزی سے استعمال کیا جا رہا ہے۔ 5G کمیونیکیشنز، آٹوموٹیو ریڈار (مثلاً 77 گیگا ہرٹز سسٹمز) اور اعلیٰ درجے کے سرور بورڈز کے لیے استعمال ہونے والے ہائی فریکوئنسی کاپر کلڈ لیمینیٹ (سی سی ایل) میں، جہتی استحکام ایک سخت ضرورت ہے۔ کروی سلکا کو بسمالیمائڈ ٹرائیزائن (BT) یا PTFE سبسٹریٹ میٹرکس میں شامل کرنے سے ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ (Dk) اور ڈسپیشن فیکٹر (Df) میں کمی آتی ہے۔ سلیکا قدرتی طور پر تقریباً 3.8 کی کم ڈی کے اور 0.001 کے قریب ڈی ایف کی نمائش کرتی ہے۔ یہ تیز رفتار ڈیٹا ٹرانسمیشن میں سگنل کے نقصان کو کم کرتا ہے۔ کروی ذرات کی ہموار سطح ان لیمینیٹوں میں استعمال ہونے والے نازک شیشے کے ریشے کے بنے ہوئے مائیکرو رگڑ کو بھی روکتی ہے، دبانے اور ڈرلنگ کے عمل کے دوران بورڈ کی میکانکی طاقت کو محفوظ رکھتی ہے۔

کونیی سے کروی کی طرف شفٹ

کونیی پسے ہوئے سلیکا سے کروی سلکا میں منتقلی پیکیجنگ انجینئرنگ میں ایک بنیادی تبدیلی کی نمائندگی کرتی ہے۔ کونیی سلکا میکانکی طور پر کوارٹج بلاکس کی گھسائی کرنے سے تیار کی جاتی ہے۔ یہ سستا ہے لیکن بھرنے کی شرح کو سختی سے محدود کرتا ہے۔ کونیی ذرات ایک اعلی مخصوص سطح کے علاقے (SSA) کے مالک ہوتے ہیں۔ ایک اعلی SSA کا مطلب ہے کہ زیادہ مائع رال ذرات کی سطح پر متحرک ہو جاتی ہے، بہاؤ کو آسان بنانے کے لیے کم مفت رال دستیاب رہتی ہے۔ دانے دار کنارے رال کے اندر آپس میں جڑ جاتے ہیں، جو تیزی سے viscosity کو بڑھاتے ہیں اور سانچوں اور ڈسپنسنگ نوزلز میں کھرچنے والے آلے کے پہننے کا باعث بنتے ہیں۔ کروی سلکا کم سے کم رگڑ کے ساتھ انتہائی اعلی بھرنے کی شرح کو قابل بناتا ہے۔ ہموار، گول سطحیں فی یونٹ حجم کے کل سطحی رقبہ کو کم کرتی ہیں، جس سے ذرات کو گیلا کرنے کے لیے کم رال کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ انجینئرز کو زیادہ سلیکا کو اسی حجم میں پیک کرنے کی اجازت دیتا ہے، CTE کو نیچے چلاتا ہے اور غیر علاج شدہ رال کو ناقابل عمل ٹھوس میں تبدیل کیے بغیر تھرمل چالکتا کو بہتر بناتا ہے۔

انگولر بمقابلہ کروی سلکا فلرز کا موازنہ

الیکٹرانک گریڈ کروی سلکا کے لیے تکنیکی تشخیص کے طول و عرض

مینوفیکچرنگ کے طریقوں کا اندازہ لگانا (شعلہ فیوژن بمقابلہ کیمیائی ترکیب)

ترکیب کا طریقہ براہ راست فلر کی جسمانی اور کیمیائی بنیاد کا تعین کرتا ہے۔ روایتی شعلہ فیوژن میں اعلی درجہ حرارت والے پلازما یا آکسیجن ہائیڈروجن شعلے (اکثر 2000 ° C سے زیادہ) میں اعلی پاکیزگی والے کونیی کوارٹج پاؤڈر کو کھانا کھلانا شامل ہے۔ فاسد ذرات فوری طور پر پگھل جاتے ہیں، اور سطح کا تناؤ انہیں دہن کے علاقے سے باہر نکلنے اور تیزی سے ٹھنڈا ہونے سے پہلے کامل دائروں میں لے جاتا ہے۔ یہ طریقہ انتہائی قابل توسیع ہے اور اس کا بڑا حصہ پیدا کرتا ہے۔ الیکٹرانک گریڈ کروی سلکا ۔ معیاری لاجک ICs، مجرد اجزاء، اور معیاری CCLs میں استعمال ہونے والا

اعلی درجے کی کیمیائی ترکیب، جیسے سول-جیل عمل یا Vapor-phase Moisture transport (VMC)، سالماتی سطح سے سلکا کے ذرات بناتی ہے۔ سول-جیل میں امونیا کیٹالسٹ کے ساتھ الکحل کے محلول میں سلکان الکوکسائیڈز (جیسے ٹیٹرایتھائل آرتھوسیلیکیٹ، ٹی ای او ایس) کا ہائیڈولیسس اور گاڑھا ہونا شامل ہے۔ چونکہ یہ کان کنی کوارٹج پر انحصار نہیں کرتا ہے، کیمیائی ترکیب قریب قریب کامل پاکیزگی اور عین مطابق گولائی حاصل کرتی ہے۔ VMC ایک کنٹرول شدہ اعلی درجہ حرارت والے ری ایکٹر میں آکسیجن اور پانی کے بخارات کے ساتھ رد عمل کرنے والے سلکان میٹل پاؤڈر کا استعمال کرتا ہے۔ انجینئرز جدید ترین میموری ڈیوائسز، پاور الیکٹرانکس، اور جدید نوڈ لاجک چپس کے لیے کیمیائی طور پر ترکیب شدہ سلیکا کی وضاحت کرتے ہیں جہاں ٹریس کی نجاست کو برداشت نہیں کیا جا سکتا۔

سلکا پاؤڈر مینوفیکچرنگ کے طریقے اور وضاحتیں

اعلی دائرہ کار اور مورفولوجی کا اندازہ لگانا

کرہ کو ایک تناسب کے طور پر شمار کیا جاتا ہے، جہاں ایک کامل کرہ 1.0 کے برابر ہوتا ہے۔ یہ عام طور پر ایک سکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپ (SEM) سے منسلک خودکار تصویری تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے، جس میں ہزاروں ذرات کی گردش کا حساب لگایا جاتا ہے۔ الیکٹرانک پیکیجنگ کے لیے، ایک قابل قبول دائرہ تناسب عام طور پر> 0.95 ہے۔ کم تناسب والے ذرات سطح کی بے قاعدگیوں کو ظاہر کرتے ہیں جو سطح کے مخصوص رقبے کو بڑھاتے ہیں۔ ایک اعلی مخصوص سطح کا علاقہ زیادہ مائع ایپوکسی رال جذب کرتا ہے، بہاؤ کو آسان بنانے کے لیے کم رال دستیاب رہ جاتا ہے۔ اعلی دائرہ دار سلکا پاؤڈر غیر علاج شدہ حالت میں کم viscosity سے براہ راست تعلق رکھتا ہے۔ یہ کم viscosity کمپاؤنڈ کو پیچیدہ مولڈ جیومیٹریوں سے گزرنے، تاروں کے گھنے بانڈز کے گرد گھومنے پھرنے، اور ہوا کی جیبوں کو پھنسائے بغیر یا نامکمل بھرنے کا سبب بنے مائکروسکوپک گہاوں کو بھرنے کی اجازت دیتی ہے۔

پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن (PSD) اور پیکنگ ڈینسٹی

ایک ذرہ سائز کے ساتھ 90% بھرنے کی شرح حاصل کرنا ناممکن ہے۔ انٹرسٹیشل ویوائڈز کو ختم کرنے کے لیے انجینئرز ملٹی موڈل پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن (PSD) پر انحصار کرتے ہیں۔ موٹے، درمیانے، اور باریک ذرات کو ملا کر — عام طور پر 0.01 μm سے 50 μm تک — چھوٹے ذرات بڑے ذرات کے چھوڑے ہوئے خلاء میں ٹھیک ٹھیک فٹ ہو جاتے ہیں۔ یہ قائم کردہ نظریاتی پیکنگ ماڈلز کی پیروی کرتا ہے، جیسے اینڈریسین یا فرنس ماڈل، جامع کے ٹھوس حصے کو زیادہ سے زیادہ بناتے ہیں۔

اعلی درجے کی پیکیجنگ کے لیے مخصوص تنگ کٹوتیوں کی ضرورت ہے۔ فلپ چپ ڈیزائن کے لیے کیپلیری انڈر فلز میں، ڈائی اور سبسٹریٹ کے درمیان فاصلہ انتہائی تنگ ہوتا ہے۔ اگر ذرہ کا زیادہ سے زیادہ سائز خلا کی اونچائی کے ایک تہائی سے زیادہ ہو جائے تو ذرات جام ہو جائیں گے، جس سے فلر الگ ہو جائے گا اور رال خون بہے گا۔ ہموار کیپلیری کارروائی کو یقینی بنانے کے لیے انجینئر اکثر سخت تقسیم کی وضاحت کرتے ہیں۔

1. پیکیج کے ڈیزائن میں کم از کم گیپ سائز کا تعین کریں (مثلاً، 15 μm ٹکرانے کی پچ)۔

2. سلکا پاؤڈر کے لیے مطلق زیادہ سے زیادہ ٹاپ کٹ (D100) قائم کریں، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ یہ خلا کے سائز کے ایک تہائی سے زیادہ نہ ہو (مثلاً، 5 μm)۔

3. ساختی میٹرکس قائم کرنے کے لیے ایک بنیادی موٹا حصہ منتخب کریں (مثال کے طور پر، 2.5 μm کا D50)۔

4. ثانوی اور ترتیری باریک حصوں (مثال کے طور پر، 0.5 μm اور 0.1 μm) میں ملاوٹ کریں تاکہ موٹے ذرات کے درمیان بیچوالا خلا کو پُر کریں۔

5. لیزر ڈفریکشن اینالیسس کا استعمال کرتے ہوئے حتمی ملاوٹ شدہ PSD کی تصدیق کریں تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ کوئی زیادہ سائز کا مجموعہ موجود نہیں ہے۔

اعلی طہارت کروی سلکا پاؤڈر کی ضروریات

سلیکا میٹرکس کے اندر ٹریس عناصر سیمی کنڈکٹر کی فعالیت کو تباہ کر سکتے ہیں۔ اعلی طہارت کے کروی سلکا پاؤڈر کو دو مخصوص قسم کے آلودگیوں پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے: تابکار آاسوٹوپس اور آئنک نجاست۔

الفا ایمیشن کنٹرول میموری ڈیوائسز کے لیے ایک اہم پیرامیٹر ہے۔ قدرتی کوارٹج میں یورینیم (U) اور تھوریم (Th) کی مقدار پائی جاتی ہے۔ چونکہ یہ عناصر تابکار کشی سے گزرتے ہیں، وہ 4 اور 9 MeV کے درمیان توانائی کے ساتھ الفا ذرات (ہیلیم نیوکلی) خارج کرتے ہیں۔ اگر الفا ذرہ ایک اعلی کثافت SRAM یا DRAM چپ میں حساس نوڈ پر حملہ کرتا ہے، تو یہ سلکان میں الیکٹران ہول جوڑے پیدا کرتا ہے۔ یہ عارضی چارج میموری بٹ کی حالت کو پلٹ سکتا ہے، جس سے 'نرم غلطی' ہوتی ہے۔ میموری چپس کے لیے پیکیجنگ مواد انتہائی کم الفا (ULA) سلیکا کا مطالبہ کرتا ہے، جس میں U اور Th کی سطح 0.001 ppb سے نیچے سختی سے کنٹرول ہوتی ہے، جو فی گھنٹہ 0.001 گنتی فی مربع سینٹی میٹر فی گھنٹہ سے کم پیدا کرتی ہے۔

آئنک نجاست چپ کی جسمانی وائرنگ کے لیے شدید خطرہ ہے۔ مفت آئن جیسے سوڈیم (Na+)، پوٹاشیم (K+)، اور کلورائیڈ (Cl-) نمی اور برقی شعبوں کی موجودگی میں متحرک ہو جاتے ہیں۔ وقت گزرنے کے ساتھ، یہ آئن ڈائی پر ایلومینیم یا تانبے کی دھات کاری کی تہوں میں منتقل ہو جاتے ہیں، جس سے انوڈک یا کیتھوڈک سنکنرن ہوتے ہیں۔ یہ برقی مزاحمت، شارٹ سرکٹس، اور حتمی ڈیوائس کی ناکامی کا باعث بنتا ہے۔ طویل مدتی بھروسے کی ضمانت کے لیے عام طور پر ionic impurities کے لیے قابل قبول حد کو 1 ppm سے نیچے رکھا جاتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز میں کارکردگی کے نتائج

تھرمل ایکسپینشن (CTE) میچنگ کا گتانک

کا بنیادی مکینیکل مقصد سیمی کنڈکٹرز کے لیے کروی سیلیکا CTE ملاپ ہے۔ جب کوئی چپ چلتی ہے تو یہ حرارت پیدا کرتی ہے۔ سلکان ڈائی، کاپر لیڈ فریم، اور ایپوکسی انکیپسولنٹ سبھی مختلف شرحوں پر پھیلتے ہیں۔ اگر EMC بہت زیادہ پھیلتا ہے، تو یہ وائر بانڈز کو کھینچتا ہے اور سبسٹریٹ کو وارپ کرتا ہے۔ ایک جامع مواد کی CTE مرکب کے اصول کی پیروی کرتی ہے۔ ایپوکسی کو 90% تک کروی سلکا (جس کا CTE تقریباً 0.5 ppm/K ہے) کے ساتھ لوڈ کرنے سے، جامع مواد کی CTE کو 60 ppm/K سے کم کر کے تقریباً 8-15 ppm/K پر لایا جاتا ہے۔ یہ سلکان ڈائی اور تانبے کے اجزاء سے قریب سے میل کھاتا ہے۔ یہ قطعی مماثلت وار پیج کو روکتی ہے، انٹرفیس پر ڈیلامینیشن کو روکتی ہے، اور ہزاروں درجہ حرارت کے چکروں کے دوران تھرمل تھکاوٹ کو ختم کرتی ہے جس کا تجربہ ایک آلہ اپنی عمر کے دوران کرتا ہے۔

تھرمل چالکتا اور حرارت کی کھپت

جیسے جیسے ٹرانجسٹر کی کثافت بڑھتی ہے، حرارت کا بہاؤ آلہ کی کارکردگی میں محدود عنصر بن جاتا ہے۔ غیر بھرا ہوا ایپوکسی تھرمل انسولیٹر ہے، جس کی تھرمل چالکتا تقریباً 0.2 W/m·K ہے۔ سلیکا میں زیادہ موروثی تھرمل چالکتا ہے (تقریباً 1.3 سے 1.5 W/m·K)۔ جب کروی سلکا کو رال میٹرکس میں گھنے طور پر پیک کیا جاتا ہے، تو ذرات ایک دوسرے کے ساتھ جسمانی رابطہ کرتے ہیں، ٹکرانے کی حد کو عبور کرتے ہیں۔ یہ مسلسل تھرمل راستے بناتا ہے. یہ نیٹ ورک گرمی کو سلکان ڈائی سے دور کرتا ہے اور اسے بیرونی ہیٹ سنک یا محیطی ماحول میں منتقل کرتا ہے۔ گھنی پیکنگ گرمی کی کھپت کو بہتر بناتی ہے، اعلی طاقت والے اجزاء جیسے IGBTs، MOSFETs، اور جدید مائکرو پروسیسرز کے لیے کارکردگی کی بالائی حدوں کو آگے بڑھاتی ہے۔

مینوفیکچرنگ پیداوار اور وشوسنییتا

منتقلی مولڈنگ کے عمل میں، مائع EMC کو زیادہ دباؤ (عام طور پر 5 سے 10 MPa) کے تحت مولڈ گہاوں میں مجبور کیا جاتا ہے۔ اگر فلر کے ذرات کونیی ہوتے ہیں، تو اس کے نتیجے میں ہائی وسکوسیٹی سیال نازک سونے یا تانبے کے بانڈنگ تاروں پر بڑے پیمانے پر ڈریگ فورسز کا استعمال کرتا ہے جو ڈائی کو لیڈ فریم سے جوڑتا ہے۔ یہ تاریں اکثر صرف 15 سے 25 مائکرو میٹر موٹی ہوتی ہیں۔ یہ ڈریگ 'وائر سویپ' کا سبب بنتا ہے، تاروں کو اس وقت تک موڑتا ہے جب تک کہ وہ چھونے اور شارٹ سرکٹ نہ لگ جائیں۔ کروی ذرات کا ہموار بہاؤ اس ڈریگ فورس کو کافی حد تک کم کرتا ہے، تاروں کو برقرار رکھتا ہے اور اعلی پیداواری پیداوار کو برقرار رکھتا ہے۔ مزید برآں، کروی ذرات سانچوں کے سخت سٹیل کو نہیں کھرچتے ہیں۔ مولڈ پہننے اور آنسو میں یہ کمی سامان کی دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کرتی ہے، ٹولنگ کی زندگی کو بڑھاتی ہے، اور پروڈکشن لائن پر بیچ ٹو بیچ مستقل مزاجی کو بہتر بناتی ہے۔

نفاذ کے خطرات اور تخفیف کی حکمت عملی

بازی کے چیلنجز اور جمعیت

جبکہ کروی سلکا پاؤڈر اعلی بہاؤ کی خصوصیات پیش کرتا ہے، الٹرا فائن گریڈ کو سنبھالنا الگ چیلنج پیش کرتا ہے۔ ذیلی مائیکرون کے ذرات اعلی سطحی توانائی کے مالک ہوتے ہیں اور وان ڈیر والز قوتوں سے سخت متاثر ہوتے ہیں۔ جب مائع epoxy میں ملایا جاتا ہے، تو یہ باریک ذرات ایک دوسرے کے ساتھ جمع ہو جاتے ہیں، جس سے agglomerates بنتے ہیں۔ یہ جمع مصنوعی بڑے ذرات کے طور پر کام کرتے ہیں، احتیاط سے انجنیئر کردہ PSD میں خلل ڈالتے ہیں اور مواد کو تنگ انڈر فل گیپس میں جام کر دیتے ہیں۔ علاج شدہ پیکج میں، مجموعے مقامی تناؤ کی ارتکاز، ناہموار علاج، اور کمزور پوائنٹس بناتے ہیں جہاں دراڑیں پڑ سکتی ہیں۔ یکساں بازی کو حاصل کرنے کے لیے ہائی شیئر مکسنگ آلات کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ سیاروں کے مکسرز یا تھری رول ملز، اور کمپاؤنڈنگ مرحلے کے دوران رال کے ریولوجیکل پروفائل کا محتاط کنٹرول۔

سطح میں ترمیم اور کپلنگ ایجنٹ

جمع کو روکنے اور مرکب کی مکینیکل طاقت کو بہتر بنانے کے لیے، غیر نامیاتی سلکا اور نامیاتی ایپوکسی میٹرکس کے درمیان انٹرفیس کو بہتر بنایا جانا چاہیے۔ علاج نہ کیے جانے والے سلیکا کی سطح پر ہائیڈرو فیلک سائلانول گروپس (-OH) ہوتے ہیں، جو اسے ہائیڈروفوبک ایپوکسی رال سے مطابقت نہیں رکھتے۔ سلیکا پاؤڈر کا سائلین کپلنگ ایجنٹوں کے ساتھ پہلے سے علاج کرنے سے یہ مسئلہ حل ہو جاتا ہے۔ سائلین مالیکیول کے دو فنکشنل سرے ہوتے ہیں: ایک سلیکا پر سائلانول گروپس کے ساتھ بندھن کے لیے ہائیڈولیسس اور کنڈینسیشن سے گزرتا ہے، اور دوسرا علاج کے دوران ایپوکسی پولیمر کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ یہ کیمیکل پل انٹرفیشل آسنجن کو بہتر بناتا ہے، ذرہ کی حدود میں نمی کو داخل ہونے سے روکتا ہے، اور یکساں بازی کو بڑھاتا ہے۔ انجینئرنگ ٹیموں کو اس بات کا اندازہ لگانا چاہیے کہ آیا پہلے سے علاج شدہ سلیکا براہ راست سپلائر سے خریدنا ہے یا ان کی مکسنگ کی صلاحیتوں اور فارمولیشن کی حساسیت کی بنیاد پر اندرون ملک سطح میں ترمیم کرنا ہے۔

سلیکا سطح کے علاج کے لئے عام سلین کپلنگ ایجنٹ

سپلائی چین اور بیچ ٹو بیچ مستقل مزاجی

غیر متوازن خام مال براہ راست ناکام پیداوار کی طرف لے جاتا ہے۔ سپلائی کرنے والے بیچوں کے درمیان PSD، کرہ دار تناسب، یا پاکیزگی کی سطحوں میں تغیرات EMC کی چپچپا پن کو تبدیل کر دیں گے، جس سے مولڈ کا نامکمل بھرنا یا غیر متوقع تار جھاڑنا ہو گا۔ اس خطرے کو کم کرنے کے لیے سپلائی چین کی سخت اہلیت کی ضرورت ہوتی ہے۔ پروکیورمنٹ ٹیموں کو ہر بیچ کے لیے جامع کوالٹی اشورینس (QA) دستاویزات کا مطالبہ کرنا چاہیے۔

1. ملٹی موڈل پی ایس ڈی کی توثیق کرنے کے لیے آنے والے بیچوں پر لیزر ڈفریکشن کا تجزیہ کریں جو کہ D10، D50، اور D90 تصریحات سے میل کھاتا ہے۔

2. ٹریس میٹلز اور آئنک نجاست کو پارٹس فی بلین (ppb) کی سطح تک کم کرنے کے لیے Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) کا استعمال کریں۔

3. خودکار اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM) تصویری تجزیہ کریں تاکہ مورفولوجی کی تصدیق ہو سکے اور اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ کرہ دار تناسب 0.95 سے اوپر رہے۔

4. الفا کے اخراج کی شرح 0.001 cph/cm⊃2 سے نیچے رہنے کی تصدیق کرنے کے لیے متناسب گیس کے بہاؤ کی گنتی کریں؛ میموری گریڈ ایپلی کیشنز کے لیے حد۔

نتیجہ

1. آپ کے مخصوص مولڈ گہا کے طول و عرض اور گیپ ٹولرنس کے مطابق ملٹی موڈل مرکبات کے 5 کلوگرام پائلٹ نمونوں کی درخواست کریں۔

2. اپنے ٹارگٹ مولڈنگ ٹمپریچر (عام طور پر 175 ° C) پر ایک شنک اور پلیٹ ویسکومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ریولوجیکل پروفائلنگ کو انجام دیں تاکہ بہاؤ کے رویے اور viscosity کی حدوں کی تصدیق کی جا سکے۔

3. پروٹوٹائپ پیکجوں پر JEDEC معیاری تھرمل سائیکلنگ (حالت G، -40°C سے +125°C) انجام دیں تاکہ CTE مماثلت کی توثیق ہو سکے اور ڈائی ڈیلامینیشن چیک کریں۔

4. سپلائی کرنے والے کی تجزیاتی جانچ کی سہولیات کا آڈٹ کریں تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ان کے پاس اندرون خانہ ICP-MS اور الفا-اخراج گنتی کا سامان قابل اعتماد بیچ سرٹیفیکیشن کے لیے ہے۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

سوال: الیکٹرانک پیکیجنگ کے لئے معیاری سلکا اور کروی سلکا پاؤڈر کے درمیان کیا فرق ہے؟

A: معیاری سیلیکا کو میکانکی طور پر کچل دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں اونچی سطح کے رقبے کے ساتھ دانے دار، کونیی ذرات ہوتے ہیں۔ یہ فاسد شکل اندرونی رگڑ پیدا کرتی ہے، فلر لوڈنگ کو تقریباً 70% تک محدود کر دیتی ہے اس سے پہلے کہ رال بہت زیادہ چپچپا ہو جائے پروسیس ہو جائے۔ کروی سلکا ہموار، گول ذرات بنانے کے لیے شعلہ فیوژن یا کیمیائی ترکیب کے ذریعے تیار کی جاتی ہے۔ یہ مورفولوجی سطح کے رقبے اور رگڑ کو کم سے کم کرتی ہے، جس سے انجینئرز کو 90% تک پیکنگ کثافت حاصل کرنے کی اجازت ملتی ہے جبکہ ٹرانسفر مولڈنگ اور انڈر فل ڈسپنسنگ کے لیے درکار کم وسکوسیٹی کو برقرار رکھتے ہوئے

س: میموری چپس کے لیے اعلیٰ طہارت کا کروی سلکا پاؤڈر کیوں ضروری ہے؟

A: قدرتی کوارٹج میں تابکار آاسوٹوپس، خاص طور پر یورینیم اور تھوریم کی ٹریس مقدار ہوتی ہے۔ جیسے جیسے یہ عناصر زوال پذیر ہوتے ہیں، وہ الفا ذرات خارج کرتے ہیں۔ اگر الفا پارٹیکل اعلی کثافت والے میموری ڈیوائس جیسے SRAM یا DRAM میں حساس نوڈ پر حملہ کرتا ہے، تو یہ ایک برقی چارج پیدا کرتا ہے جو میموری بٹ کو پلٹ سکتا ہے، جس سے نرم خرابی پیدا ہوتی ہے۔ ان تابکار عناصر کو انتہائی کم الفا (ULA) کی سطح تک، عام طور پر 0.001 پارٹس فی بلین سے کم کرنے کے لیے اعلیٰ طہارت کی سلیکا جدید کیمیائی ترکیب یا سخت تطہیر سے گزرتی ہے۔

سوال: الیکٹرانک گریڈ کروی سلکا کے لئے مثالی ذرہ سائز کیا ہے؟

A: کوئی واحد مثالی ذرہ سائز نہیں ہے۔ زیادہ سے زیادہ پیکنگ کثافت کو حاصل کرنے کے لیے ملٹی موڈل پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن (PSD) کی ضرورت ہوتی ہے۔ انجینئرز موٹے، درمیانے اور باریک ذرات کو ملاتے ہیں—عام طور پر 0.01 μm سے 50 μm تک — اس لیے چھوٹے ذرات بڑے ذرات کے درمیان خالی جگہ کو بھر دیتے ہیں۔ مخصوص ٹاپ کٹ درخواست پر منحصر ہے۔ مثال کے طور پر، فلپ-چِپ ڈیزائنز کے لیے کیپلیری انڈر فلز کو زیادہ سے زیادہ پارٹیکل سائز کی ضرورت ہوتی ہے، جو اکثر 2.5 μm یا 5 μm پر کیپ ہوتی ہے، تاکہ فلر کو تنگ خلا میں جام ہونے سے روکا جا سکے۔

سوال: اعلی دائرہ دار سلکا پاؤڈر ایپوکسی مولڈنگ مرکبات کے CTE کو کیسے متاثر کرتا ہے؟

A: نہ بھری ہوئی epoxy resins میں تھرمل ایکسپینشن (CTE) کا اعلی گتانک ہوتا ہے، جبکہ سلیکون ڈیز میں CTE بہت کم ہوتا ہے۔ یہ مماثلت آپریشن کے دوران شدید تھرمو مکینیکل تناؤ کا سبب بنتی ہے۔ چونکہ کروی سیلیکا آسانی سے بہتا ہے، انجینئرز اس کا ایک بڑا حجم ایپوکسی میٹرکس میں لوڈ کر سکتے ہیں۔ سلیکا فطری طور پر کم CTE رکھتی ہے۔ رال کے حجم کے 85% سے 90% کو کروی سلکا سے تبدیل کرنے سے، جامع مواد کا مجموعی CTE نمایاں طور پر گر جاتا ہے، جو سلیکون ڈائی سے قریب سے ملتا ہے اور وار پیج کو روکتا ہے۔

سوال: کیا سیمی کنڈکٹرز کے لیے کروی سلکا کو انڈر فل ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے؟

A: ہاں۔ الٹرا فائن کروی سلکا بنیادی فلر ہے جو فلپ چپ اور ایڈوانس ویفر لیول پیکیجنگ کے لیے کیپلیری انڈر فلز میں استعمال ہوتا ہے۔ اس ایپلی کیشن کے لیے ہموار، کروی شکل لازمی ہے کیونکہ یہ کیپلیری ایکشن کے ذریعے ڈائی کے نیچے مائکروسکوپک گیپس (اکثر 10 سے 50 مائیکرو میٹر) کے ذریعے انڈر فل مواد کو تیزی سے بہنے دیتا ہے۔ اینگولر فلرز ٹانکا لگانے والے ٹکڑوں کے درمیان جام کر دیتے ہیں، جس سے فلر کی علیحدگی، باطل کی تشکیل، اور نامکمل انڈر فل کی دخول ہوتی ہے۔

سوال: مینوفیکچرنگ کا طریقہ کروی سلکا کے معیار کو کیسے متاثر کرتا ہے؟

A: مینوفیکچرنگ کا طریقہ مواد کی بنیادی پاکیزگی، گولائی اور قیمت کا تعین کرتا ہے۔ فلیم فیوژن ہائی پیوریٹی مائنڈ کوارٹز کو پگھلاتا ہے اور یہ اعلیٰ حجم والے ایپوکسی مولڈنگ کمپاؤنڈز کے لیے انڈسٹری کا معیار ہے، جو بہترین گولائی اور اچھی پاکیزگی پیش کرتا ہے۔ کیمیائی ترکیب کے طریقے، جیسے سول جیل کا عمل، سالماتی پیشرو سے سلیکا ذرات بناتے ہیں۔ اس نقطہ نظر سے قریب قریب کامل دائرہ اور انتہائی اعلیٰ پاکیزگی حاصل ہوتی ہے، جو جدید منطقی نوڈس اور جدید میموری آئی سی کے لیے سختی سے ضروری ہے جہاں پرزے فی بلین آلودگی بھی ناکامی کا باعث بنتی ہیں۔