Maža, hermetiška keraminė pakuotė, apsauganti karinės{0}}klasės mikroschemą, sukurta kaip mikroskopinė sluoksniuota struktūra. Ploni keraminės juostos lakštai, marginti volframu ar kitais ugniai atspariais metaliniais laidininkais, tiksliai išlygiuojami, sukraunami ir paverčiami monolitiniu bloku, naudojant kruopščiai kontroliuojamą šilumą ir slėgį. Šiame procese naudojamos šildomos plokštės yra tiksliai karšti paviršiai, kuriuose atliekamas laminavimas ir bendras degimas, sudarant didelio-patikimo mikroelektroninės pakuotės pagrindą.
Šiame kontekste,šildomos plokštelės daugiasluoksnės keramikos pakuotės mikroelektronikaŠis procesas yra kritinė medžiagų mokslo, šiluminės inžinerijos ir puslaidininkinių pakavimo technologijų sankirta.
Šildomų plokščių vaidmuo gaminant keramikos pakuotes
Žaliųjų keraminių juostų laminavimas
Gamybos procesas paprastai prasideda žaliosiomis keraminėmis juostomis, dažniausiai pagrįstomis aliuminio oksido sistemomis, naudojamomis aukštos{0}}temperatūros ko{1}}kūrenamos keramikos (HTCC) technologijoje. Šios juostos šilkografiškai-atspausdinamos naudojant volframui laidžius raštus, o tada atsargiai sukraunamos į daugiasluoksnes struktūras.
Hidrauliniame laminavimo prese šildomos plokštės naudojamos:
Vienodas slėgis visame kamiene
Kontroliuojama temperatūra žemiau viso sukepinimo diapazono
Tikslus mechaninio išlyginimo stabilumas
Šiame etape tikslas yra ne tankinimas, o kontroliuojamas sluoksnių sujungimas į mechaniškai stabilų ruošinį.
Plokštelė yra tylus, deginantis{0}}karštas priekalas, kuris iš subtilaus miltelių ir rašalo šūsnelės suformuoja tvirtą, apsauginę kompiuterio lusto tvirtovę.
Bendras degimo ir sukepinimo procesas
Aukštos{0}}temperatūros tankinimas
Po laminavimo sukrauta keraminė konstrukcija perkeliama į aukštos -temperatūrinės bendro degimo Sistema veikia kruopščiai kontroliuojamomis atmosferos sąlygomis, paprastai redukuojančių dujų aplinkoje, kad būtų išvengta volframo metalizacijos oksidacijos.
Bendro{0}}šaudymo metu:
Priklausomai nuo medžiagos sistemos, temperatūra pakyla nuo 800 iki 1600 laipsnių
Keramikos dalelės sutankėja į standžią, monolitinę struktūrą
Volframo laidininkai sukepinami į ištisinius elektros kelius
Organiniai rišikliai yra visiškai sudeginti
Šildomos plokštės arba atraminiai karšti paviršiai turi išlaikyti:
Didelis terminis vienodumas
Matmenų stabilumas esant ekstremalioms temperatūroms
Cheminis inertiškumas redukuojant atmosferą
Atsparumas deformacijai ir deformacijai
Bet koks šiluminio pasiskirstymo nukrypimas gali sukelti delaminaciją, įtrūkimus arba elektros nutrūkimus.
Medžiagos ir dizaino reikalavimai plokštėms
Aukštos{0}}temperatūrinės konstrukcinės medžiagos
HTCC apdorojimui naudojamos plokštelės paprastai gaminamos iš:
Silicio karbido (SiC) keramika
Didelio{0}}nikelio arba ugniai atsparių metalų lydiniai
Pažangūs keraminiai kompozitai
Šios medžiagos parenkamos atsižvelgiant į jų gebėjimą išlaikyti:
Plokštumas esant aukštai temperatūrai
Cheminis stabilumas formuojant dujų atmosferą
Atsparumas terminiam cikliniam nuovargiui
Minimalus keraminių substratų užterštumas
Atmosferos suderinamumas
Apdorojimo aplinkoje reikalinga redukcinė atmosfera, kad volframo metalizacija būtų apsaugota nuo oksidacijos. Todėl šildomos plokštės turi išlikti chemiškai inertiškos:
Vandenilio{0}}turinčios formuojančios dujos
Aukštos{0}}temperatūrinės sukepinimo sąlygos
Ilgi terminio buvimo ciklai
Proceso pastaba: Plokštelės lygumo svarba
Plokštės paviršiaus lygumas yra kritinis kokybės parametras tiek laminavimo, tiek terminio apdorojimo etapuose. Bet koks nukrypimas gali sukelti:
Vietinis slėgio netolygumas laminavimo metu
Keraminių sluoksnių storio kitimas
Vidiniai įtempių gradientai sukepinimo metu
Galutinės pakuotės geometrijos deformacija arba iškraipymas
Norint išvengti minkštos keraminės juostos įspaudų ar tekstūros ankstyvojo{0}}laminavimo etapo metu, reikalingas lygus, labai poliruotas plokštelės paviršius. Netgi mikroskopiniai paviršiaus nelygumai gali išplisti į galutinio daugiasluoksnio įrenginio struktūrinius defektus.
Šiluminis tolygumas ir elektrinis našumas
Poveikis signalo vientisumui ir patikimumui
Daugiasluoksnės keramikos pakuotės naudojamos didelio našumo{0}}programose, tokiose kaip:
Orlaivių elektronika
Gynybos sistemos
Aukšto{0}}dažnio RF moduliai
Galios puslaidininkinė pakuotė
Dėl terminio nevienodumo -vienodo deginimo metu kartu{1}}gali atsirasti:
Netinkamas vidinių angų suderinimas
Varžiniai volframo pėdsakų nutrūkimai
Dielektrinių savybių kitimas
Sumažintas galutinio paketo hermetiškumas
Todėl plokštelės veikimas tiesiogiai veikia ilgalaikį{0}}įrenginio patikimumą.
Mechaninis integravimas krosnių sistemose
Struktūrinis vaidmuo aukštoje temperatūroje{0}}apdorojant
Daugelyje krosnių konstrukcijų šildomos plokštės atlieka ir šias funkcijas:
Šiluminės energijos tiekimo paviršiai
Mechaninės atraminės konstrukcijos keraminiams kaminams
Šiai dvigubai funkcijai reikia:
Didelė apkrova{0}}atlaikomoji galia aukštesnėje temperatūroje
Atsparumas šiluminio plėtimosi neatitikimui
Stabilus montavimas krosnies architektūroje
Plokštelė efektyviai tampa terminio apdorojimo aplinkos dalimi, o ne atskiru įrankio komponentu.
Išvada
Šildomos plokštės sudaro tikslų terminį ir mechaninį daugiasluoksnių keraminių pakuočių gamybos mikroelektronikoje pagrindą. Dėl griežtai kontroliuojamo laminavimo ir aukštoje -temperatūroje deginimo{2}} šios sistemos leidžia paversti trapias keramines juostas ir spausdintas metalo pastas į tvirtus, hermetiškus elektroninius korpusus.
Viduješildomos plokštelės daugiasluoksnės keramikos pakuotės mikroelektronikaprocesas, plokštės lygumas, terminis vienodumas ir suderinamumas su atmosfera yra pagrindiniai parametrai, lemiantys galutinio pakuotės vientisumą ir elektrines charakteristikas. Sistema veikia ir kaip formavimo įrankis, ir kaip aukštos temperatūros konstrukcinis elementas, užtikrinantis matmenų tikslumą esant ekstremaliems šiluminiams ciklams.
Labiausiai pasaulyje apsaugotos mikroschemos galiausiai sukuriamos ant idealiai plokščių, chemiškai inertiškų ir intensyviai įkaitintų keraminių paviršių, kur tiksli šiluminė inžinerija apibrėžia pažangių elektroninių sistemų patikimumą.
