Majhna, hermetična keramična embalaža, ki ščiti vojaški -mikročip, je zgrajena kot mikroskopska večplastna struktura. Tanke plošče keramičnega traku z vzorcem volframa ali drugih ognjevzdržnih kovinskih prevodnikov so natančno poravnane, zložene in nato s skrbno nadzorovano toploto in pritiskom pretvorjene v monoliten blok. Ogrevane plošče, uporabljene v tem procesu, služijo kot natančne vroče površine, kjer se izvajata laminacija in so-pečenje, ki tvorijo temelj visoko-zanesljive mikroelektronske embalaže.
V tem kontekstu jevečplastna keramična embalaža z ogrevano ploščo mikroelektronikaproces predstavlja kritično presečišče znanosti o materialih, toplotnega inženiringa in tehnologije pakiranja polprevodnikov.
Vloga ogrevanih plošč pri izdelavi keramične embalaže
Laminacija zelenih keramičnih trakov
Proizvodni proces se običajno začne z zelenimi keramičnimi trakovi, ki najpogosteje temeljijo na sistemih aluminijevega oksida, ki se uporabljajo v tehnologiji visoko-so-pečene keramike (HTCC). Ti trakovi so -natiskani z volframovimi prevodnimi vzorci in nato previdno zloženi v večplastne strukture.
Ogrevane plošče se uporabljajo v hidravlični stiskalnici za laminacijo za nanašanje:
Enakomeren pritisk po celotnem dimniku
Nadzorovana temperatura pod polnim območjem sintranja
Stabilnost natančne mehanske poravnave
Na tej stopnji cilj ni zgoščevanje, temveč nadzorovano spajanje plasti v mehansko stabilno predobliko.
Plošča je tiho, žgoče-vroče nakovalo, ki kuje občutljiv kup prahu in črnila v trdno, zaščitno trdnjavo za računalniški čip.
Postopek so-žganja in sintranja
Visoko{0}}temperaturno zgoščevanje
Po laminaciji se zložena keramična struktura prenese v visoko{0}}temperaturno so-peč, opremljeno s posebnimi ogrevanimi ploščami ali podpornimi napravami. Sistem deluje v skrbno nadzorovanih atmosferskih pogojih, običajno v okolju z reducirajočim plinom, ki preprečuje oksidacijo volframove metalizacije.
Med so-sežigom:
Temperature se dvignejo med 800 stopinj in 1600 stopinj, odvisno od materialnega sistema
Keramični delci se zgostijo v togo, monolitno strukturo
Volframovi vodniki se sintrajo v neprekinjene električne poti
Organska veziva so popolnoma izgorela
Ogrevane plošče ali podporne vroče površine morajo vzdrževati:
Visoka toplotna enakomernost
Dimenzijska stabilnost pri ekstremnih temperaturah
Kemijska inertnost v redukcijskih atmosferah
Odpornost na upogibanje in deformacije zaradi lezenja
Vsako odstopanje v porazdelitvi toplote lahko povzroči razslojevanje, razpoke ali električne prekinitve.
Zahteve glede materiala in oblikovanja plošč
Visoko{0}}temperaturni konstrukcijski materiali
Plošče, ki se uporabljajo pri obdelavi HTCC, so običajno izdelane iz:
Keramika iz silicijevega karbida (SiC).
Visoko-nikljeve ali ognjevarne kovinske zlitine
Napredni keramični kompoziti
Ti materiali so izbrani zaradi svoje sposobnosti vzdrževanja:
Ploskost pri povišanih temperaturah
Kemijska stabilnost pri tvorjenju plinskih atmosfer
Odpornost na toplotno ciklično utrujenost
Minimalna kontaminacija keramičnih podlag
Združljivost z atmosfero
Obdelovalna okolja zahtevajo redukcijsko atmosfero za zaščito volframove metalizacije pred oksidacijo. Ogrevane plošče morajo zato ostati kemično inertne pod:
Plin za tvorbo-, ki vsebuje vodik
Pogoji-visokotemperaturnega sintranja
Dolgi termični cikli zadrževanja
Opomba o postopku: Pomen ravnosti plošče
Ravnost površine plošče je kritičen parameter kakovosti tako v stopnjah laminacije kot v fazi termične obdelave. Vsako odstopanje lahko povzroči:
Lokalna neenakomernost-tlaka med laminacijo
Sprememba debeline keramičnih plasti
Gradienti notranjih napetosti med sintranjem
Zvijanje ali popačenje končne geometrije paketa
Potrebna je gladka, visoko polirana površina plošče, da se prepreči vtiskovanje ali tekstura mehkega keramičnega traku med zgodnjo -fazo laminacije. Tudi mikroskopske površinske nepravilnosti se lahko razširijo v strukturne napake v končni večplastni napravi.
Toplotna enotnost in električna zmogljivost
Vpliv na integriteto in zanesljivost signala
Večplastni keramični paketi se uporabljajo v-visoko zmogljivih aplikacijah, kot so:
Letalska elektronika
Obrambni sistemi
Visok{0}}frekvenčni moduli RF
Embalaža močnostnih polprevodnikov
Toplotna ne{0}}enotnost med so-sežigom lahko povzroči:
Neusklajenost notranjih prehodov
Uporovne prekinitve v volframovih sledovih
Sprememba dielektričnih lastnosti
Zmanjšana hermetičnost končnega paketa
Posledično zmogljivost plošče neposredno vpliva-na dolgoročno zanesljivost naprave.
Mehanska integracija v sisteme peči
Strukturna vloga pri visoko-temperaturni obdelavi
V mnogih izvedbah peči ogrevane plošče služijo kot:
Površine za dovajanje toplotne energije
Mehanske podporne strukture za keramične sklade
Ta dvojna funkcija zahteva:
Visoka{0}}nosilnost pri povišani temperaturi
Neusklajenost odpornosti proti toplotnemu raztezanju
Stabilna montaža znotraj arhitekture peči
Plošča dejansko postane del okolja termične obdelave in ne ločena komponenta orodja.
Zaključek
Ogrevane plošče tvorijo natančno toplotno in mehansko osnovo proizvodnje večplastne keramične embalaže v mikroelektroniki. S strogo nadzorovano laminacijo in visoko{1}}temperaturnim so-žigom ti sistemi omogočajo pretvorbo krhkih keramičnih trakov in natisnjenih kovinskih past v robustna, hermetična elektronska ohišja.
Znotrajvečplastna keramična embalaža z ogrevano ploščo mikroelektronikaproces, ravnost plošče, toplotna enakomernost in atmosferska združljivost so bistveni parametri, ki določajo celovitost končne embalaže in električno zmogljivost. Sistem deluje kot orodje za preoblikovanje in visoko-temperaturni strukturni element, ki zagotavlja dimenzijsko natančnost v ekstremnih termičnih ciklih.
Najbolj zaščiteni mikročipi na svetu so na koncu ustvarjeni na podlagi popolnoma ravnih, kemično inertnih in močno segretih keramičnih površin, kjer natančno toplotno inženirstvo opredeljuje zanesljivost naprednih elektronskih sistemov.
