Sa tumpak at kumplikadong proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor ng wafer packaging, ang thermal stress ay parang "destroyer" na nakatago sa dilim, na patuloy na nagbabanta sa kalidad ng packaging at sa pagganap ng mga chips. Mula sa pagkakaiba sa mga koepisyent ng pagpapalawak ng thermal sa pagitan ng mga chip at mga materyales sa packaging hanggang sa matinding pagbabago sa temperatura sa panahon ng proseso ng pag-iimpake, ang mga daanan ng henerasyon ng thermal stress ay magkakaiba, ngunit lahat ay tumuturo sa resulta ng pagbabawas ng rate ng ani at nakakaapekto sa pangmatagalang pagiging maaasahan ng mga chips. Ang granite base, na may mga natatanging katangian ng materyal, ay tahimik na nagiging isang malakas na "katulong" sa pagharap sa problema ng thermal stress.
Ang thermal stress dilemma sa wafer packaging
Ang wafer packaging ay kinabibilangan ng collaborative work ng maraming materyales. Ang mga chip ay karaniwang binubuo ng mga semiconductor na materyales tulad ng silicon, habang ang mga packaging material tulad ng mga plastic packaging material at substrate ay iba-iba ang kalidad. Kapag nagbabago ang temperatura sa panahon ng proseso ng pag-iimpake, ang iba't ibang mga materyales ay nag-iiba nang malaki sa antas ng thermal expansion at contraction dahil sa makabuluhang pagkakaiba sa koepisyent ng thermal expansion (CTE). Halimbawa, ang coefficient ng thermal expansion ng silicon chips ay humigit-kumulang 2.6×10⁻⁶/℃, habang ang koepisyent ng thermal expansion ng mga karaniwang epoxy resin molding na materyales ay kasing taas ng 15-20 ×10⁻⁶/℃. Ang malaking agwat na ito ay nagiging sanhi ng pag-urong na antas ng chip at ang packaging na materyal upang maging asynchronous sa panahon ng paglamig yugto pagkatapos ng packaging, na bumubuo ng isang malakas na thermal stress sa interface sa pagitan ng dalawa. Sa ilalim ng patuloy na epekto ng thermal stress, ang wafer ay maaaring mag-warp at mag-deform. Sa mga malalang kaso, maaari pa itong magdulot ng mga nakamamatay na depekto gaya ng mga chip crack, solder joint fracture, at delamination ng interface, na nagreresulta sa pinsala sa electrical performance ng chip at makabuluhang pagbawas sa buhay ng serbisyo nito. Ayon sa istatistika ng industriya, ang defective rate ng wafer packaging na dulot ng mga isyu sa thermal stress ay maaaring kasing taas ng 10% hanggang 15%, na nagiging isang pangunahing kadahilanan na naghihigpit sa mahusay at mataas na kalidad na pag-unlad ng industriya ng semiconductor.
Ang mga katangian na pakinabang ng mga base ng granite
Mababang coefficient ng thermal expansion: Ang granite ay pangunahing binubuo ng mga mineral na kristal tulad ng quartz at feldspar, at ang coefficient ng thermal expansion nito ay napakababa, sa pangkalahatan ay mula 0.6 hanggang 5×10⁻⁶/℃, na mas malapit sa silicon chips. Ang katangiang ito ay nagbibigay-daan na sa panahon ng operasyon ng wafer packaging equipment, kahit na nakakaranas ng mga pagbabago sa temperatura, ang pagkakaiba sa thermal expansion sa pagitan ng granite base at ng chip at mga packaging na materyales ay makabuluhang nabawasan. Halimbawa, kapag ang temperatura ay nagbago ng 10 ℃, ang pagkakaiba-iba ng laki ng packaging platform na binuo sa granite base ay maaaring mabawasan ng higit sa 80% kumpara sa tradisyonal na base ng metal, na lubos na nagpapagaan sa thermal stress na dulot ng asynchronous thermal expansion at contraction, at nagbibigay ng mas matatag na kapaligiran ng suporta para sa wafer.
Napakahusay na thermal stability: Ang Granite ay may natitirang thermal stability. Ang panloob na istraktura nito ay siksik, at ang mga kristal ay malapit na nakagapos sa pamamagitan ng ionic at covalent bond, na nagbibigay-daan para sa mabagal na pagpapadaloy ng init sa loob. Kapag ang mga kagamitan sa packaging ay sumasailalim sa kumplikadong mga siklo ng temperatura, ang granite base ay maaaring epektibong sugpuin ang impluwensya ng mga pagbabago sa temperatura sa sarili nito at mapanatili ang isang matatag na field ng temperatura. Ipinapakita ng mga nauugnay na eksperimento na sa ilalim ng karaniwang rate ng pagbabago ng temperatura ng mga kagamitan sa pag-iimpake (tulad ng ± 5 ℃ bawat minuto), ang paglihis ng pagkakapareho ng temperatura sa ibabaw ng base ng granite ay maaaring kontrolin sa loob ng ± 0.1 ℃, pag-iwas sa hindi pangkaraniwang bagay ng konsentrasyon ng thermal stress na dulot ng mga pagkakaiba-iba ng lokal na temperatura, tinitiyak na ang wafer ay nasa isang pare-pareho at matatag na thermal environment sa buong proseso ng pag-iimpake, at binabawasan ang pinagmulan ng thermal stress na dulot ng mga pagkakaiba-iba ng lokal na temperatura, tinitiyak na ang wafer ay nasa pare-pareho at matatag na thermal environment sa buong proseso ng pag-iimpake, at binabawasan ang pinagmulan ng thermal stress.
Mataas na rigidity at vibration damping: Sa panahon ng operasyon ng wafer packaging equipment, ang mga mekanikal na gumagalaw na bahagi sa loob (tulad ng mga motor, transmission device, atbp.) ay bubuo ng mga vibrations. Kung ang mga vibrations na ito ay ipinadala sa wafer, sila ay magpapatindi sa pinsala na dulot ng thermal stress sa wafer. Ang mga base ng granite ay may mataas na tigas at tigas na mas mataas kaysa sa maraming mga metal na materyales, na maaaring epektibong labanan ang pagkagambala ng mga panlabas na vibrations. Samantala, binibigyan ito ng kakaibang panloob na istraktura ng mahusay na pagganap ng vibration damping at nagbibigay-daan ito upang mabilis na mawala ang enerhiya ng vibration. Ipinapakita ng data ng pananaliksik na ang granite base ay maaaring bawasan ang high-frequency vibration (100-1000Hz) na nabuo sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng packaging equipment ng 60% hanggang 80%, na makabuluhang binabawasan ang coupling effect ng vibration at thermal stress, at higit pang tinitiyak ang mataas na katumpakan at mataas na pagiging maaasahan ng wafer packaging.
Praktikal na epekto ng aplikasyon
Sa linya ng produksyon ng wafer packaging ng isang kilalang kumpanya ng pagmamanupaktura ng semiconductor, pagkatapos na ipakilala ang mga kagamitan sa packaging na may mga base ng granite, ang mga kahanga-hangang tagumpay ay nagawa. Batay sa pagsusuri ng data ng inspeksyon ng 10,000 wafers pagkatapos ng packaging, bago gamitin ang granite base, ang defect rate ng wafer warping na dulot ng thermal stress ay 12%. Gayunpaman, pagkatapos lumipat sa granite base, ang rate ng depekto ay bumaba nang husto sa loob ng 3%, at ang rate ng ani ay makabuluhang bumuti. Higit pa rito, ipinakita ng mga pangmatagalang pagsubok sa pagiging maaasahan na pagkatapos ng 1,000 cycle ng mataas na temperatura (125 ℃) at mababang temperatura (-55 ℃), ang bilang ng mga solder joint failure ng chip batay sa granite base package ay nabawasan ng 70% kumpara sa tradisyonal na base package, at ang performance stability ng chip ay lubos na napabuti.
Habang ang teknolohiya ng semiconductor ay patuloy na sumusulong patungo sa mas mataas na katumpakan at mas maliit na sukat, ang mga kinakailangan para sa thermal stress control sa wafer packaging ay nagiging mas mahigpit. Ang mga base ng granite, kasama ang kanilang mga komprehensibong pakinabang sa mababang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal, katatagan ng thermal at pagbawas ng panginginig ng boses, ay naging isang pangunahing pagpipilian para sa pagpapabuti ng kalidad ng packaging ng wafer at pagbabawas ng epekto ng thermal stress. Gumaganap sila ng lalong mahalagang papel sa pagtiyak ng napapanatiling pag-unlad ng industriya ng semiconductor.
Oras ng post: Mayo-15-2025