Plitəli qablaşdırmanın dəqiq və mürəkkəb yarımkeçirici istehsal prosesində istilik gərginliyi qaranlıqda gizlənən bir "məhvedici" kimidir və qablaşdırmanın keyfiyyətini və çiplərin işini daim təhdid edir. Çiplər və qablaşdırma materialları arasındakı istilik genişlənmə əmsallarındakı fərqdən qablaşdırma prosesi zamanı kəskin temperatur dəyişikliklərinə qədər istilik gərginliyinin yaranma yolları müxtəlifdir, lakin hamısı məhsuldarlıq nisbətinin azalması və çiplərin uzunmüddətli etibarlılığına təsir göstərməsi nəticəsinə işarə edir. Unikal material xüsusiyyətlərinə malik qranit bazası istilik gərginliyi probleminin həllində səssizcə güclü bir "köməkçi"yə çevrilir.
Plitəli qablaşdırmada istilik gərginliyi dilemması
Plitəli qablaşdırma çoxsaylı materialların birgə işini əhatə edir. Çiplər adətən silikon kimi yarımkeçirici materiallardan ibarətdir, plastik qablaşdırma materialları və substratlar kimi qablaşdırma materialları isə keyfiyyət baxımından fərqlidir. Qablaşdırma prosesi zamanı temperatur dəyişdikdə, istilik genişlənmə əmsalındakı (CTE) əhəmiyyətli fərqlər səbəbindən müxtəlif materiallar istilik genişlənmə və büzülmə dərəcəsində çox dəyişir. Məsələn, silikon çiplərinin istilik genişlənmə əmsalı təxminən 2,6 × 10⁻⁶/℃, adi epoksid qəlibləmə materiallarının istilik genişlənmə əmsalı isə 15-20 × 10⁻⁶/℃-ə qədər yüksəkdir. Bu böyük boşluq, qablaşdırmadan sonra soyutma mərhələsində çipin və qablaşdırma materialının büzülmə dərəcəsinin asinxron olmasına səbəb olur və bu da ikisi arasındakı sərhəddə güclü istilik gərginliyi yaradır. İstilik gərginliyinin davamlı təsiri altında lövhə əyilə və deformasiyaya uğraya bilər. Ağır hallarda, hətta çip çatları, lehim birləşməsinin sınıqları və sərhəd delaminasiyası kimi ölümcül qüsurlara səbəb ola bilər ki, bu da çipin elektrik performansına zərər verə və xidmət müddətinin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olur. Sənaye statistikasına görə, istilik gərginliyi problemlərindən qaynaqlanan lövhə qablaşdırmasının qüsur nisbəti 10%-dən 15%-ə qədər ola bilər ki, bu da yarımkeçirici sənayesinin səmərəli və yüksək keyfiyyətli inkişafını məhdudlaşdıran əsas amilə çevrilir.
Qranit əsaslarının xarakterik üstünlükləri
İstilik genişlənməsinin aşağı əmsalı: Qranit əsasən kvars və feldispat kimi mineral kristallardan ibarətdir və onun istilik genişlənməsi əmsalı olduqca aşağıdır, ümumiyyətlə 0,6 ilə 5 × 10⁻⁶/℃ arasında dəyişir ki, bu da silikon çiplərinin əmsalına daha yaxındır. Bu xüsusiyyət, lövhə qablaşdırma avadanlıqlarının istismarı zamanı, hətta temperatur dalğalanmaları ilə qarşılaşdıqda belə, qranit bazası ilə çip və qablaşdırma materialları arasındakı istilik genişlənməsindəki fərqin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına imkan verir. Məsələn, temperatur 10℃ dəyişdikdə, qranit bazasında qurulmuş qablaşdırma platformasının ölçü dəyişikliyi ənənəvi metal bazası ilə müqayisədə 80%-dən çox azaldıla bilər ki, bu da asinxron istilik genişlənməsi və büzülməsinin yaratdığı istilik gərginliyini xeyli azaldır və lövhə üçün daha sabit bir dəstək mühiti təmin edir.
Əla istilik sabitliyi: Qranit üstün istilik sabitliyinə malikdir. Daxili quruluşu sıxdır və kristallar ion və kovalent rabitələr vasitəsilə sıx bağlıdır ki, bu da içəridə yavaş istilik keçiriciliyinə imkan verir. Qablaşdırma avadanlığı mürəkkəb temperatur dövrlərindən keçdikdə, qranit bazası temperatur dəyişikliklərinin özünə təsirini effektiv şəkildə boğub sabit temperatur sahəsini saxlaya bilər. Müvafiq təcrübələr göstərir ki, qablaşdırma avadanlığının ümumi temperatur dəyişmə sürəti altında (məsələn, dəqiqədə ±5℃), qranit bazasının səth temperaturunun vahidlik sapması ±0,1℃ daxilində idarə oluna bilər, bu da yerli temperatur fərqlərindən qaynaqlanan istilik gərginliyi konsentrasiyası fenomeninin qarşısını alır, lövhənin qablaşdırma prosesi boyunca vahid və sabit istilik mühitində olmasını təmin edir və istilik gərginliyi yaranma mənbəyini azaldır.
Yüksək sərtlik və vibrasiya söndürmə: Plitələr qablaşdırma avadanlığının istismarı zamanı içərisindəki mexaniki hərəkət edən hissələr (məsələn, mühərriklər, ötürücü cihazlar və s.) vibrasiyalar yaradacaq. Bu vibrasiyalar plitaya ötürülərsə, plitaya istilik gərginliyinin vurduğu ziyanı artıracaq. Qranit əsaslar yüksək sərtliyə və bir çox metal materialdan daha yüksək sərtliyə malikdir ki, bu da xarici vibrasiyaların müdaxiləsinə effektiv şəkildə müqavimət göstərə bilər. Eyni zamanda, onun unikal daxili quruluşu ona əla vibrasiya söndürmə performansı verir və vibrasiya enerjisini sürətlə yaymağa imkan verir. Tədqiqat məlumatları göstərir ki, qranit əsas qablaşdırma avadanlığının istismarı nəticəsində yaranan yüksək tezlikli vibrasiyanı (100-1000Hz) 60%-dən 80%-ə qədər azalda bilər, vibrasiya və istilik gərginliyinin birləşmə təsirini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və plitələr qablaşdırmasının yüksək dəqiqliyini və yüksək etibarlılığını daha da təmin edir.
Praktik tətbiq effekti
Tanınmış yarımkeçirici istehsal müəssisəsinin lövhə qablaşdırma istehsal xəttində, qranit əsaslı qablaşdırma avadanlığı tətbiq edildikdən sonra diqqətəlayiq nailiyyətlər əldə edilmişdir. Qranit əsasını qəbul etməzdən əvvəl, qablaşdırmadan sonra 10.000 lövhənin yoxlama məlumatlarının təhlilinə əsasən, istilik gərginliyindən lövhənin əyilməsinin qüsur nisbəti 12% təşkil etmişdir. Lakin, qranit əsasına keçdikdən sonra qüsur nisbəti kəskin şəkildə 3%-ə düşdü və məhsuldarlıq nisbəti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmışdır. Bundan əlavə, uzunmüddətli etibarlılıq testləri göstərmişdir ki, yüksək temperatur (125℃) və aşağı temperatur (-55℃) 1000 dövrədən sonra qranit əsaslı paketə əsaslanan çipin lehim birləşmələrinin sıradan çıxma sayı ənənəvi baza paketi ilə müqayisədə 70% azalmış və çipin performans sabitliyi xeyli yaxşılaşdırılmışdır.
Yarımkeçirici texnologiya daha yüksək dəqiqliyə və daha kiçik ölçüyə doğru irəliləməyə davam etdikcə, lövhə qablaşdırmasında istilik gərginliyinə nəzarət tələbləri getdikcə daha sərtləşir. Aşağı istilik genişlənmə əmsalı, istilik sabitliyi və vibrasiyanın azaldılması kimi hərtərəfli üstünlüklərinə malik qranit əsaslar lövhə qablaşdırmasının keyfiyyətini artırmaq və istilik gərginliyinin təsirini azaltmaq üçün əsas seçim halına gəlmişdir. Onlar yarımkeçirici sənayesinin dayanıqlı inkişafını təmin etməkdə getdikcə daha vacib rol oynayırlar.
Yayımlanma vaxtı: 15 may 2025