Hassas ve karmaşık yarı iletken üretim süreci olan yonga ambalajında, termal stres karanlıkta gizlenmiş bir "yıkıcı" gibidir ve ambalaj kalitesini ve yongaların performansını sürekli olarak tehdit eder. Yongalar ve ambalaj malzemeleri arasındaki termal genleşme katsayıları farkından, ambalajlama işlemi sırasındaki ani sıcaklık değişimlerine kadar, termal stresin oluşum yolları çeşitlidir, ancak hepsi verim oranının düşmesine ve yongaların uzun vadeli güvenilirliğinin etkilenmesine işaret eder. Eşsiz malzeme özelliklerine sahip granit taban, termal stres sorunuyla başa çıkmada sessiz sedasız güçlü bir "yardımcı" haline geliyor.
Gofret paketlemede termal gerilim ikilemi
Gofret paketleme, çok sayıda malzemenin ortak çalışmasını içerir. Çipler genellikle silikon gibi yarı iletken malzemelerden oluşurken, plastik paketleme malzemeleri ve substratlar gibi paketleme malzemelerinin kalitesi 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 sonraki soğutma aşamasında çipin ve paketleme malzemesinin büzülme derecesinin asenkron olmasına ve ikisi arasındaki arayüzde güçlü bir termal gerilim oluşmasına neden olur. Termal gerilimin sürekli etkisi altında, gofret eğilebilir ve deforme olabilir. Ciddi durumlarda, çip çatlakları, lehim bağlantılarında kırılmalar ve arayüz delaminasyonu gibi ölümcül kusurlara bile yol açarak çipin elektriksel performansında hasara ve hizmet ömründe önemli bir azalmaya neden olabilir. Sektör istatistiklerine göre, termal gerilim sorunlarından kaynaklanan yonga paketlemesindeki kusur oranı %10 ila %15 kadar yüksek olabilir ve bu da yarı iletken endüstrisinin verimli ve 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 değer silikon yongalarınkine daha yakındır. Bu özellik, gofret paketleme ekipmanının çalışması sırasında, sıcaklık dalgalanmalarıyla karşılaşılsa bile, granit taban ile yonga 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 gerilimi 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 birbirine bağlanmıştır, bu da içeride yavaş ısı iletimi sağlar. Paketleme ekipmanı karmaşık sıcaklık döngülerinden geçtiğinde, granit taban, sıcaklık değişimlerinin etkisini etkili bir şekilde bastırabilir ve sabit bir sıcaklık alanı sağlayabilir. İlgili deneyler, paketleme ekipmanının yaygın sıcaklık değişim hızı (örneğin dakikada ±5℃) altında, granit tabanın yüzey sıcaklığı homojenlik sapmasının ±0,1℃ dahilinde kontrol edilebileceğini, böylece yerel sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan termal gerilim yoğunlaşması olgusunun önlenebileceğini, gofretin paketleme işlemi boyunca tekdüze ve sabit bir termal ortamda kalmasının sağlanabileceğini ve termal gerilim oluşumunun azaltılabileceğini göstermektedir.
Yüksek rijitlik ve titreşim sönümlemesi: Gofret paketleme ekipmanının çalışması sırasında, içerideki mekanik hareketli parçalar (motorlar, aktarma cihazları vb.) titreşimler üretecektir. Bu titreşimler gofrete iletilirse, termal stresin gofrete verdiği hasarı yoğunlaştıracaktır. Granit tabanlar, birçok metal malzemeden daha yüksek bir sertliğe ve yüksek rijitliğe sahiptir ve bu sayede dış titreşimlerin girişimine etkili bir şekilde direnebilir. Aynı zamanda, 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 (100-1000 Hz) %60 ila %80 oranında azaltabildiğini, titreşim ve termal stresin birleşme etkisini önemli ölçüde azalttığını ve gofret paketlemesinin yüksek hassasiyetini ve yüksek güvenilirliğini daha da sağladığını göstermektedir.
Pratik uygulama etkisi
Tanınmış bir yarı iletken üretim işletmesinin gofret paketleme üretim hattında, granit tabanlı paketleme ekipmanlarının kullanıma sunulmasının ardından kayda değer başarılar elde edilmiştir. Granit taban kullanılmadan önce, paketleme sonrası 10.000 gofretin muayene verilerinin analizine göre, termal stres kaynaklı gofret eğilmesi 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 bağlantısı arızalarının sayısının geleneksel taban paketine kıyasla %70 oranında azaldığını ve çipin performans kararlılığının önemli ölçüde iyileştiğini göstermiştir.
Yarı iletken teknolojisi daha yüksek hassasiyet ve daha küçük boyutlara doğru ilerlemeye devam ettikçe, gofret paketlemede termal gerilim kontrolü gereklilikleri giderek daha katı hale geliyor. Düşük termal genleşme katsayısı, termal kararlılık ve titreşim azaltma gibi kapsamlı avantajlarıyla granit tabanlar, gofret paketleme kalitesini iyileştirmek ve termal gerilimin etkisini azaltmak için önemli bir tercih haline gelmiştir. Yarı iletken endüstrisinin sürdürülebilir gelişimini sağlamada giderek daha önemli bir rol oynamaktadırlar.
Gönderim zamanı: 15 Mayıs 2025