Улога белог корундског микропраха у материјалима за електронско паковање
Колеге које раде у области материјала и паковања знају да, иако електронско паковање звучи импресивно, све се заправо своди на детаље. То је као стављање заштитног одела на драгоцени чип. Ово одело мора да издржи ударце (механичка чврстоћа), да расипа топлоту (топлотна проводљивост) и да обезбеди изолацију и отпорност на влагу. Мане у било ком од ових материјала су кључне. Данас ћемо се фокусирати на често коришћени, али сложени материјал - бели корунд микропрах - како бисмо истражили како овај сићушни састојак игра кључну улогу у овом заштитном оделу.
Ⅰ. Прво да упознамо протагонисту: „белог ратника“ врховне чистоте.
Бели корунд, једноставно речено, је изузетно чист алуминијум оксид (Al₂O₃). Сродан је чешћем смеђем корунду, али је његово порекло чистије. Његова изузетна чистоћа даје му белу боју, високу тврдоћу, отпорност на високе температуре и изузетно стабилна хемијска својства, што га чини практично нетакнутим ни на шта друго.
Млевење у фини прах микронске или чак нанометарске величине је оно што називамобели корунд у прахуНе потцењујте овај прах. У материјалима за електронско паковање, посебно епоксидним калупима (ЕМК) или керамичким материјалима за паковање, он је више од обичног адитива; то је пунило за стубове.
II. Шта тачно ради у паковању?
Замислите материјал за паковање као комад „композитног цемента“, где је смола меки, лепљиви „лепак“ који све држи заједно. Али сам лепак није довољан; превише је мекан, слаб и распада се када се загреје. Ту долази до изражаја бели корунд у праху. То је као „шљунак“ и „песак“ додати цементу, радикално подижући перформансе овог „цемента“ на нови ниво.
Пре свега: Ефикасан „канал за проводљивост топлоте“
Чип је као мала пећ. Ако се топлота не може распршити, то може довести до смањења фреквенције и кашњења у најбољем случају, или чак до потпуног прегоревања. Сама смола је лош проводник топлоте, задржавајући је унутра – што је заиста непријатна ситуација.
Микропрах белог корундаима знатно већу топлотну проводљивост од смоле. Када се велика количина микропраха равномерно распореди у смоли, она ефикасно ствара мрежу безброј ситних „термалних аутопутева“. Топлота коју генерише чип се брзо проводи из унутрашњости на површину паковања кроз ове честице белог корунда, а затим се расипа у ваздух или хладњак. Што се више праха дода и што је величина честица оптималније усклађена, ова топлотна мрежа постаје гушћа и флуиднија, а већа је и укупна топлотна проводљивост (TC) материјала за паковање. Врхунски уређаји сада теже високој топлотној проводљивости, а микропрах белог корунда игра водећу улогу у томе.
Посебна вештина: Прецизан „контролер термичког ширења“
Ово је кључни задатак! Чип (обично силицијум), материјал за паковање и подлога (као што је штампана плоча) имају различите коефицијенте термичког ширења (CTE). Једноставно речено, када се загревају, они се шире и скупљају у различитом степену. Ако се брзине ширења и скупљања материјала за паковање значајно разликују од брзина чипа, температурне флуктуације, наизменично хладне и вруће температуре, створиће значајан унутрашњи напон. То је као када неколико људи вуку комад одеће у различитим правцима. Временом, то може довести до пуцања чипа или отказа лемљених спојева. То се назива „термомеханички квар“.
Бели корунд у праху има веома низак коефицијент термичког ширења и веома је стабилан. Додавањем смоле ефикасно се смањује коефицијент термичког ширења целог композитног материјала, блиско се поклапајући са силицијумским чипом и подлогом. Ово осигурава да се материјали шире и скупљају усклађено током температурних флуктуација, значајно смањујући унутрашње напрезање и природно побољшавајући поузданост и век трајања уређаја. Ово је као тим: само када раде заједно могу нешто постићи.
Основне вештине: Моћан „јачач костију“
Након очвршћавања, чиста смола има просечну механичку чврстоћу, тврдоћу и отпорност на хабање. Додавање белог корундског праха високе тврдоће и чврстоће је као уграђивање милијарди тврдих „скелета“ у меку смолу. Ово директно доноси три главне предности:
Повећан модул: Материјал је чвршћи и мање склон деформацијама, боље штити унутрашњи чип и златне жице.
Повећана чврстоћа: Повећавају се чврстоће на савијање и притисак, што му омогућава да издржи спољне механичке ударе и напрезања.
Отпорност на хабање и влагу: Површина паковања је тврђа и отпорнија на хабање. Штавише, густо пуњење смањује пут продора влаге, побољшавајући отпорност на влагу.
Ⅲ. Само га додајте? Контрола квалитета је кључна!
У овом тренутку, можда мислите да је лако - само додајте што више праха можете у смолу. Па, ту лежи права вештина. Врста праха који треба додати и начин на који га додати су изузетно сложени.
Чистоћа је суштина: Електронски квалитет и обичан абразивни квалитет су две различите ствари. Конкретно, садржај металних нечистоћа као што су калијум (К) и натријум (На) мора се контролисати на изузетно ниске нивое ппм. Ове нечистоће могу мигрирати у електричним пољима и влажним срединама, узрокујући цурење кола или чак кратке спојеве, што представља велику претњу поузданости. „Бела“ није само боја; она симболизује чистоћу. Величина честица и градација су уметничка форма: Замислите да су све сфере исте величине, неизбежно би постојале празнине између њих. Потребно је да „градирамо“ микропрахове различитих величина тако да мање сфере попуњавају празнине између већих сфера, постижући највећу густину паковања. Већа густина паковања обезбеђује више путева топлотне проводљивости и бољу контролу коефицијента топлотног ширења. Истовремено, величина честица не сме бити ни превише груба, што би утицало на флуидност обраде и завршну обраду површине; нити превише фина, јер би то створило велику површину и омогућило прекомерну апсорпцију смоле, смањујући брзину пуњења и повећавајући трошкове. Дизајнирање ове расподеле величине честица једна је од основних тајни сваке формулације.
Морфологија и површинска обрада су кључни: Облик честица би идеално требало да буде правилан, једнаке површине, са мање оштрих углова. Ово обезбеђује добар проток у смоли и минимизира концентрацију напона. Површинска обрада је још важнија.Бели корундје хидрофилан, док је смола хидрофобна, што их чини инхерентно некомпатибилним. Стога површина микропраха мора бити премазана силанским средством за везивање, дајући јој „органски премаз“. На овај начин, прах се може чврсто спојити са смолом, избегавајући да међусобна површина постане слаба тачка која изазива пуцање када је изложена влази или напрезању.