بسته سرامیکی کوچک و هرمتیک که از یک ریزتراشه{0} درجه نظامی محافظت میکند، مانند ساختار لایهای میکروسکوپی ساخته شده است. ورقه های نازک نوار سرامیکی که با تنگستن یا دیگر هادی های فلزی نسوز طرح ریزی شده اند، دقیقاً در یک راستا قرار می گیرند، روی هم چیده می شوند و سپس از طریق حرارت و فشار به دقت کنترل شده به یک بلوک یکپارچه تبدیل می شوند. صفحات گرم شده مورد استفاده در این فرآیند به عنوان سطوح داغ دقیقی عمل می کنند که در آن لمینیت و شلیک همزمان انجام می شود و پایه و اساس بسته بندی میکروالکترونیکی با قابلیت اطمینان بالا را تشکیل می دهد.
در این زمینه،میکروالکترونیک پکیج سرامیکی چند لایه صفحه گرمفرآیند نشان دهنده تلاقی حیاتی علم مواد، مهندسی حرارتی و فناوری بسته بندی نیمه هادی است.
نقش صفحات گرم شده در ساخت بسته بندی سرامیکی
لمینیت نوارهای سرامیکی سبز
فرآیند تولید معمولاً با نوارهای سرامیکی سبز آغاز میشود که معمولاً مبتنی بر سیستمهای آلومینا هستند که در فناوری سرامیک با حرارت بالا (HTCC) استفاده میشوند. این نوارها روی صفحه-با الگوهای رسانای تنگستن چاپ میشوند و سپس با دقت در ساختارهای چندلایه چیده میشوند.
صفحات گرم شده در پرس لمینیت هیدرولیک برای اعمال:
فشار یکنواخت در کل پشته
دمای کنترل شده زیر محدوده کامل پخت
پایداری تراز مکانیکی دقیق
در این مرحله، هدف تراکم نیست، بلکه پیوند کنترل شده لایه ها به یک پریفرم مکانیکی پایدار است.
صفحه یک سندان سوزان و بی صدا-است که پشته ظریفی از پودر و جوهر را در یک دژ محکم و محافظ برای یک تراشه کامپیوتری تشکیل میدهد.
شرکت-فرایند پخت و زینترینگ
تراکم{0}درجه حرارت بالا
پس از لمینیت، ساختار سرامیکی انباشته شده به یک کوره{0}}همکاری{1}} با دمای بالا که مجهز به صفحات گرماده یا وسایل پشتیبانی تخصصی است منتقل میشود. این سیستم تحت شرایط جوی به دقت کنترل شده عمل می کند، که معمولاً یک محیط گاز تشکیل دهنده کاهش دهنده برای جلوگیری از اکسیداسیون متالیزاسیون تنگستن است.
در طول شلیک مشترک-:
بسته به سیستم مواد، دما بین 800 تا 1600 درجه افزایش می یابد
ذرات سرامیکی به یک ساختار سفت و یکپارچه تبدیل می شوند
هادی های تنگستن در مسیرهای الکتریکی پیوسته متخلخل می شوند
بایندرهای ارگانیک به طور کامل می سوزند
صفحات گرم شده یا سطوح داغ نگهدارنده باید موارد زیر را حفظ کنند:
یکنواختی حرارتی بالا
پایداری ابعادی در دمای شدید
بی اثری شیمیایی در کاهش اتمسفر
مقاومت در برابر تاب خوردگی و تغییر شکل خزش
هر گونه انحراف در توزیع حرارتی می تواند منجر به لایه لایه شدن، ترک خوردگی یا ناپیوستگی الکتریکی شود.
مواد و الزامات طراحی برای صفحات
مواد ساختاری با دمای بالا-
صفحات مورد استفاده در پردازش HTCC معمولاً از موارد زیر ساخته می شوند:
سرامیک کاربید سیلیکون (SiC).
آلیاژهای{0}}نیکل بالا یا فلزات نسوز
کامپوزیت های سرامیکی پیشرفته
این مواد به دلیل توانایی آنها در نگهداری انتخاب می شوند:
صافی در دماهای بالا
پایداری شیمیایی در تشکیل اتمسفر گازی
مقاومت در برابر خستگی سیکل حرارتی
حداقل آلودگی بسترهای سرامیکی
سازگاری جوی
محیط های پردازش به کاهش اتمسفر نیاز دارند تا از متالیزاسیون تنگستن در برابر اکسیداسیون محافظت کنند. بنابراین صفحات گرم شده باید از نظر شیمیایی بی اثر بمانند:
هیدروژن{0}}حاوی گاز تشکیل دهنده
شرایط پخت{0}در دمای بالا
چرخه ماندگاری حرارتی طولانی
نکته فرآیند: اهمیت صافی صفحه
مسطح بودن سطح صفحه یک پارامتر کیفیت حیاتی در هر دو مرحله لمینیت و پردازش حرارتی است. هر انحرافی می تواند معرفی کند:
عدم یکنواختی فشار موضعی-در طول لمینیت
تغییر ضخامت در لایه های سرامیکی
گرادیان تنش داخلی در طول پخت
تاب برداشتن یا اعوجاج هندسه بسته نهایی
یک سطح صاف و بسیار صیقلی برای جلوگیری از چاپ یا بافتن نوار سرامیکی نرم در مراحل اولیه- لمینیت مورد نیاز است. حتی بینظمیهای سطح میکروسکوپی میتوانند به نقصهای ساختاری در دستگاه چندلایه نهایی تبدیل شوند.
یکنواختی حرارتی و عملکرد الکتریکی
تاثیر بر یکپارچگی و قابلیت اطمینان سیگنال
بستههای سرامیکی چندلایه در برنامههای-با کارایی بالا مانند:
الکترونیک هوافضا
سیستم های دفاعی
ماژولهای- RF فرکانس بالا
بسته بندی نیمه هادی قدرت
عدم یکنواختی حرارتی-در هنگام شلیک همزمان{1} میتواند منجر به موارد زیر شود:
ناهماهنگی مسیرهای داخلی
ناپیوستگی های مقاومتی در آثار تنگستن
تغییر ویژگی دی الکتریک
کاهش هرمتیک بسته نهایی
در نتیجه، عملکرد صفحه مستقیماً-قابلیت اطمینان دستگاه را تحت تأثیر قرار میدهد.
ادغام مکانیکی در سیستم های کوره
نقش ساختاری در پردازش دمای بالا-
در بسیاری از طرحهای کورهها، صفحات گرمادهی هر دو نقش زیر را دارند:
سطوح انتقال انرژی حرارتی
سازه های پشتیبانی مکانیکی برای پشته های سرامیکی
این تابع دوگانه نیاز دارد:
ظرفیت باربری-بالا در دمای بالا
مقاومت در برابر عدم تطابق انبساط حرارتی
نصب پایدار در معماری کوره
صفحه به طور موثر بخشی از محیط پردازش حرارتی می شود تا یک جزء ابزار جداگانه.
نتیجه گیری
صفحات گرم شده پایه های حرارتی و مکانیکی دقیق تولید بسته های سرامیکی چند لایه در میکروالکترونیک را تشکیل می دهند. این سیستمها از طریق لمینیت کاملاً کنترلشده و-همکاری{2}}در دمای بالا، تبدیل نوارهای سرامیکی شکننده و خمیرهای فلزی چاپ شده را به محفظههای الکترونیکی محکم و هرمتیک امکانپذیر میسازند.
در داخلمیکروالکترونیک پکیج سرامیکی چند لایه صفحه گرمفرآیند، صافی صفحه، یکنواختی حرارتی و سازگاری جوی پارامترهای ضروری هستند که یکپارچگی بسته بندی نهایی و عملکرد الکتریکی را تعیین می کنند. این سیستم هم بهعنوان ابزار شکلدهی و هم بهعنوان یک عنصر ساختاری با دمای بالا عمل میکند و دقت ابعادی را در طول چرخههای حرارتی شدید تضمین میکند.
محافظتشدهترین ریزتراشههای جهان در نهایت روی بستری از سطوح سرامیکی کاملاً مسطح، از نظر شیمیایی خنثی و به شدت گرم شده ایجاد میشوند، جایی که مهندسی حرارتی دقیق، قابلیت اطمینان سیستمهای الکترونیکی پیشرفته را تعریف میکند.
