Pieni, hermeettinen keraaminen pakkaus, joka suojaa sotilasluokan{0}}mikrosirua, on rakennettu mikroskooppisen kerrosrakenteen tavoin. Ohuet keraamiset teipit, jotka on kuvioitu volframilla tai muilla tulenkestävällä metallijohtimella, kohdistetaan tarkasti, pinotaan ja muunnetaan sitten monoliittiseksi lohkoksi tarkasti kontrolloidun lämmön ja paineen avulla. Tässä prosessissa käytetyt lämmitetyt levyt toimivat tarkasti kuumina pinnoina, joilla laminointi ja yhteispoltto suoritetaan, ja ne muodostavat perustan erittäin-luotettaville mikroelektronisille pakkauksille.
Tässä yhteydessälämmitetty levy monikerroksinen keraaminen paketti mikroelektroniikkaprosessi edustaa materiaalitieteen, lämpötekniikan ja puolijohdepakkaustekniikan kriittistä leikkauspistettä.
Lämmitettyjen levyjen rooli keraamisten pakkausten valmistuksessa
Vihreiden keraamisten teippien laminointi
Valmistusprosessi alkaa tyypillisesti vihreillä keraamisilla teipeillä, jotka perustuvat useimmiten korkean{0}}lämpötilan ko{1}}polttokeramiikkatekniikassa (HTCC) käytettyihin alumiinioksidijärjestelmiin. Nämä nauhat on painettu silkki-volframia johtavilla kuvioilla ja pinotaan sitten huolellisesti monikerroksisiin rakenteisiin.
Kuumennettuja levyjä käytetään hydraulisessa laminointipuristimessa:
Tasainen paine koko pinossa
Ohjattu lämpötila täyden sintrausalueen alapuolella
Tarkka mekaanisen kohdistuksen vakaus
Tässä vaiheessa tavoitteena ei ole tiivistäminen, vaan kerrosten hallittu sitominen mekaanisesti vakaaksi esimuotiksi.
Levy on äänetön, paahtavan{0}}kuuma alasin, joka takoo herkän jauhe- ja mustepinon kiinteäksi, suojaavaksi linnoitukseksi tietokonesirua varten.
Yhteis-poltto- ja sintrausprosessi
Tiheys korkeassa-lämpötilassa
Laminoinnin jälkeen pinottu keraaminen rakenne siirretään korkean -lämpöti Järjestelmä toimii tarkasti valvotuissa ilmakehän olosuhteissa, tyypillisesti pelkistävässä muodostavassa kaasuympäristössä volframimetalloinnin hapettumisen estämiseksi.
Yhteislaukaisun aikana:{0}}
Temperatures rise between 800℃ and 1600℃ depending on material system
Keraamiset hiukkaset tiivistyvät jäykäksi, monoliittiseksi rakenteeksi
Volframijohtimet sintrautuvat jatkuviksi sähköreiteiksi
Orgaaniset sideaineet ovat täysin palaneet
Lämmitettyjen levyjen tai niitä tukevien kuumien pintojen on säilytettävä:
Korkea lämpötasaisuus
Mittojen vakaus äärimmäisissä lämpötiloissa
Kemiallinen inertisyys pelkistävissä ilmakehissä
Kestävyys vääntymiselle ja virumismuodonmuutokselle
Mikä tahansa poikkeama lämpöjakaumassa voi aiheuttaa delaminaatiota, halkeilua tai sähköisiä epäjatkuvuuksia.
Levyjen materiaali- ja suunnitteluvaatimukset
Korkean{0}}lämpötilojen rakennemateriaalit
HTCC-käsittelyssä käytettävät levyt valmistetaan tyypillisesti:
Piikarbidi (SiC) keramiikka
Runsaasti{0}}nikkeliä sisältävät tai tulenkestävät metalliseokset
Kehittyneet keraamiset komposiitit
Nämä materiaalit on valittu niiden kykyä ylläpitää:
Tasaisuus korkeissa lämpötiloissa
Kemiallinen stabiilisuus muodostaessaan kaasuilmakehää
Kestää lämpöpyöräilyn väsymystä
Keraamisten alustojen minimaalinen kontaminaatio
Ilmakehän yhteensopivuus
Prosessointiympäristöt vaativat pelkistäviä ilmakehyksiä suojaamaan volframimetallointia hapettumiselta. Kuumennettujen levyjen tulee siksi pysyä kemiallisesti inerttejä seuraavissa olosuhteissa:
Vetyä sisältävä{0}}muovauskaasu
Korkean lämpötilan{0}}sintrausolosuhteet
Pitkät lämpöviipymisjaksot
Prosessihuomautus: Levyn tasaisuuden merkitys
Levyn pinnan tasaisuus on kriittinen laatuparametri sekä laminointi- että lämpökäsittelyvaiheessa. Mikä tahansa poikkeama voi aiheuttaa:
Paikallinen paine epätasainen{0}}laminoinnin aikana
Paksuusvaihtelu keraamisissa kerroksissa
Sisäiset jännitysgradientit sintrauksen aikana
Pakkauksen lopullisen geometrian vääntyminen tai vääristyminen
Tasainen, erittäin kiillotettu levypinta vaaditaan estämään pehmeän keraamisen teipin painamisen tai teksturoitumisen alkuvaiheen-laminoinnin aikana. Jopa mikroskooppiset pinnan epäsäännöllisyydet voivat levitä lopullisen monikerroksisen laitteen rakenteellisiin virheisiin.
Terminen tasaisuus ja sähköinen suorituskyky
Vaikutus signaalin eheyteen ja luotettavuuteen
Monikerroksisia keraamisia paketteja käytetään{0}}suorituskykyisissä sovelluksissa, kuten:
Ilmailu-elektroniikka
Puolustusjärjestelmät
Korkeataajuiset{0}}RF-moduulit
Tehopuolijohdepakkaus
Lämmön epätasaisuus yhteispolton aikana-voi johtaa:
Sisäisten läpivientien kohdistusvirhe
Resistiiviset epäjatkuvuudet volframijäljissä
Dielektristen ominaisuuksien vaihtelu
Vähentynyt lopullisen pakkauksen hermeettisyys
Tämän seurauksena levyn suorituskyky vaikuttaa suoraan{0}}laitteen pitkän aikavälin luotettavuuteen.
Mekaaninen integrointi uunijärjestelmiin
Rakenteellinen rooli korkean lämpötilan{0}}käsittelyssä
Monissa uunimalleissa lämmitetyt levyt toimivat sekä:
Lämpöenergian toimituspinnat
Mekaaniset tukirakenteet keraamisille pinoille
Tämä kaksoistoiminto vaatii:
Suuri kuorman{0}}kantokyky korotetussa lämpötilassa
Kestää lämpölaajenemisen yhteensopimattomuutta
Vakaa asennus uuniarkkitehtuuriin
Levystä tulee tehokkaasti osa lämpökäsittelyympäristöä eikä erillinen työkalukomponentti.
Johtopäätös
Lämmitetyt levyt muodostavat tarkan lämpö- ja mekaanisen perustan monikerroksisten keraamisten pakkausten valmistukseen mikroelektroniikan alalla. Tiukasti kontrolloidun laminoinnin ja korkeassa-lämpöti
Sisällälämmitetty levy monikerroksinen keraaminen paketti mikroelektroniikkaprosessi, levyn tasaisuus, lämpötasaisuus ja ilmakehän yhteensopivuus ovat olennaisia parametreja, jotka määrittävät lopullisen pakkauksen eheyden ja sähköisen suorituskyvyn. Järjestelmä toimii sekä muotoilutyökaluna että korkean lämpötilan{1}}rakenneelementtinä, mikä varmistaa mittatarkkuuden äärimmäisissä lämpösykleissä.
Maailman suojatuimmat mikrosirut luodaan viime kädessä täysin tasaisille, kemiallisesti inerteille ja voimakkaasti lämmitetyille keraamisille pinnoille, joissa tarkka lämpötekniikka määrittelee kehittyneiden elektronisten järjestelmien luotettavuuden.
