Hassas ve karmaşık yarı iletken üretim süreci olan wafer paketlemede, termal stres karanlıkta gizlenmiş bir "yıkıcı" gibidir ve paketleme kalitesini ve yongaların performansını sürekli olarak tehdit eder. Yongalar ve paketleme malzemeleri arasındaki termal genleşme katsayılarındaki farktan paketleme işlemi sırasında meydana gelen ani sıcaklık değişikliklerine kadar, termal stresin oluşum yolları çeşitlidir, ancak hepsi verim oranını düşürme ve yongaların uzun vadeli güvenilirliğini etkileme sonucunu işaret eder. Benzersiz malzeme özelliklerine sahip granit taban, termal stres sorunuyla başa çıkmada sessizce güçlü bir "yardımcı" haline geliyor.
Wafer paketlemede termal gerilim ikilemi
Wafer paketleme, çok sayıda malzemenin işbirlikçi çalışmasını içerir. Çipler genellikle silikon gibi yarı iletken malzemelerden oluşurken, plastik paketleme malzemeleri ve alt tabakalar gibi paketleme malzemeleri kalite bakımından farklılık gösterir. Paketleme işlemi sırasında sıcaklık değiştiğinde, farklı malzemeler termal genleşme ve büzülme derecesinde termal genleşme katsayısındaki (CTE) önemli farklılıklar nedeniyle büyük ölçüde değişiklik gösterir. Örneğin, silikon çiplerin termal genleşme katsayısı yaklaşık 2,6×10⁻⁶/℃ iken, yaygın epoksi reçine kalıplama malzemelerinin termal genleşme katsayısı 15-20 ×10⁻⁶/℃ kadar yüksektir. Bu büyük boşluk, paketlemeden sonra soğutma aşamasında çipin ve paketleme malzemesinin büzülme derecesinin asenkron olmasına neden olarak ikisi arasındaki arayüzde güçlü bir termal gerilim oluşturur. Termal gerilimin sürekli etkisi altında, wafer eğilebilir ve deforme olabilir. Ciddi durumlarda, çip çatlakları, lehim eklemi kırıkları ve arayüz delaminasyonu gibi ölümcül kusurlara bile neden olabilir ve bu da çipin elektriksel performansında hasara ve hizmet ömründe önemli bir azalmaya yol açabilir. Endüstri istatistiklerine göre, termal stres sorunları nedeniyle oluşan yonga paketlemesindeki kusur oranı %10 ila %15 kadar yüksek olabilir ve bu da yarı iletken endüstrisinin verimli ve yüksek kaliteli gelişimini kısıtlayan önemli bir faktör haline gelir.
Granit tabanların karakteristik avantajları
Düşük termal genleşme katsayısı: Granit esas olarak kuvars ve feldispat gibi mineral kristallerinden oluşur ve termal genleşme katsayısı son derece düşüktür, genellikle 0,6 ila 5×10⁻⁶/℃ arasında değişir ve bu da silikon yongalarınkine daha yakındır. Bu özellik, gofret paketleme ekipmanının çalışması sırasında, sıcaklık dalgalanmalarıyla karşılaşıldığında bile, granit taban ile çip ve paketleme malzemeleri arasındaki termal genleşme farkının önemli ölçüde azaltılmasını sağlar. Örneğin, sıcaklık 10℃ değiştiğinde, granit taban üzerine inşa edilen paketleme platformunun boyut değişimi, geleneksel metal tabana kıyasla %80'den fazla azaltılabilir, bu da asenkron termal genleşme ve büzülmenin neden olduğu termal stresi büyük ölçüde hafifletir ve gofret için daha kararlı bir destek ortamı sağlar.
Mükemmel termal kararlılık: Granit olağanüstü termal kararlılığa sahiptir. İç yapısı yoğundur ve kristaller iyonik ve kovalent bağlarla sıkıca bağlanmıştır, bu da içeride yavaş ısı iletimi sağlar. Paketleme ekipmanı karmaşık sıcaklık döngülerinden geçtiğinde, granit taban sıcaklık değişimlerinin kendi üzerindeki etkisini etkili bir şekilde bastırabilir ve sabit bir sıcaklık alanı koruyabilir. İlgili deneyler, paketleme ekipmanının ortak sıcaklık değişim hızı altında (dakikada ±5℃ gibi), granit tabanın yüzey sıcaklık düzgünlüğü sapmasının ±0,1℃ içinde kontrol edilebileceğini, yerel sıcaklık farklarından kaynaklanan termal gerilim konsantrasyonu olgusunun önlenebileceğini, gofretin paketleme işlemi boyunca tekdüze ve sabit bir termal ortamda olmasını sağlayarak termal gerilim oluşumunun kaynağını azaltabileceğini göstermektedir.
Yüksek sertlik ve titreşim sönümleme: Gofret paketleme ekipmanının çalışması sırasında, içerideki mekanik hareketli parçalar (motorlar, aktarma cihazları vb.) titreşimler üretecektir. Bu titreşimler gofrete iletilirse, gofrete termal stresin neden olduğu hasarı yoğunlaştıracaktır. Granit tabanlar, birçok metal malzemeden daha yüksek bir sertliğe ve yüksek sertliğe sahiptir ve bu da harici titreşimlerin girişimine etkili bir şekilde direnebilir. Bu arada, benzersiz iç yapısı ona mükemmel titreşim sönümleme performansı kazandırır ve titreşim enerjisini hızla dağıtmasını sağlar. Araştırma verileri, granit tabanın paketleme ekipmanının çalışmasıyla oluşan yüksek frekanslı titreşimi (100-1000Hz) %60 ila %80 oranında azaltabileceğini, titreşim ve termal stresin birleştirme etkisini önemli ölçüde azaltabileceğini ve gofret paketlemenin yüksek hassasiyetini ve yüksek güvenilirliğini daha da sağlayabileceğini göstermektedir.
Pratik uygulama etkisi
Tanınmış bir yarı iletken üretim işletmesinin gofret paketleme üretim hattında, granit tabanlı paketleme ekipmanlarının tanıtılmasının ardından dikkate değer başarılar elde edildi. Granit tabanı benimsemeden önce, paketlemeden sonra 10.000 gofretin muayene verilerinin analizine dayanarak, termal stresten kaynaklanan gofret eğilmesinin kusur oranı %12 idi. Ancak, granit tabana geçildikten sonra, kusur oranı keskin bir şekilde %3'e düştü ve verim oranı önemli ölçüde iyileşti. Dahası, uzun vadeli güvenilirlik testleri, 1.000 yüksek sıcaklık (125℃) ve düşük sıcaklık (-55℃) döngüsünden sonra, granit taban paketine dayalı çipin lehim eklemi arızalarının sayısının geleneksel taban paketine kıyasla %70 oranında azaldığını ve çipin performans kararlılığının büyük ölçüde iyileştirildiğini göstermiştir.
Yarı iletken teknolojisi daha yüksek hassasiyete ve daha küçük boyuta doğru ilerlemeye devam ederken, gofret paketlemede termal gerilim kontrolü gereksinimleri giderek daha katı hale geliyor. Düşük termal genleşme katsayısı, termal kararlılık ve titreşim azaltmadaki kapsamlı avantajlarıyla granit tabanlar, gofret paketlemenin kalitesini iyileştirmek ve termal gerilimin etkisini azaltmak için önemli bir seçim haline geldi. Yarı iletken endüstrisinin sürdürülebilir gelişimini sağlamada giderek daha önemli bir rol oynuyorlar.
Gönderi zamanı: 15-Mayıs-2025