In die presiese en komplekse halfgeleiervervaardigingsproses van waferverpakking, is termiese spanning soos 'n "vernietiger" wat in die donker versteek is en voortdurend die kwaliteit van verpakking en die werkverrigting van skyfies bedreig. Van die verskil in termiese uitbreidingskoëffisiënte tussen skyfies en verpakkingsmateriaal tot die drastiese temperatuurveranderinge tydens die verpakkingsproses, is die genereringspaaie van termiese spanning uiteenlopend, maar almal dui op die gevolg van die vermindering van die opbrengskoers en die beïnvloeding van die langtermynbetroubaarheid van skyfies. Die granietbasis, met sy unieke materiaaleienskappe, word stilweg 'n kragtige "assistent" in die hantering van die probleem van termiese spanning.
Die termiese spanningsdilemma in waferverpakking
Waferverpakking behels die samewerkende werk van talle materiale. Skyfies bestaan tipies uit halfgeleiermateriale soos silikon, terwyl verpakkingsmateriale soos plastiekverpakkingsmateriale en substrate in kwaliteit verskil. Wanneer die temperatuur tydens die verpakkingsproses verander, verskil verskillende materiale baie in die mate van termiese uitsetting en sametrekking as gevolg van beduidende verskille in die koëffisiënt van termiese uitsetting (KVU). Byvoorbeeld, die koëffisiënt van termiese uitsetting van silikonskyfies is ongeveer 2.6 × 10⁻⁶/℃, terwyl die koëffisiënt van termiese uitsetting van algemene epoksiehars-gietmateriale so hoog as 15-20 × 10⁻⁶/℃ is. Hierdie groot gaping veroorsaak dat die krimpgraad van die skyfie en die verpakkingsmateriaal asynchroon is tydens die afkoelfase na verpakking, wat 'n sterk termiese spanning by die koppelvlak tussen die twee genereer. Onder die voortdurende effek van termiese spanning kan die wafer kromtrek en vervorm. In ernstige gevalle kan dit selfs noodlottige defekte soos skyfkrake, soldeerverbindingsfrakture en koppelvlakdelaminering veroorsaak, wat lei tot skade aan die elektriese werkverrigting van die skyfie en 'n beduidende vermindering in sy lewensduur. Volgens bedryfstatistieke kan die defektekoers van waferverpakking wat deur termiese stresprobleme veroorsaak word, so hoog as 10% tot 15% wees, wat 'n sleutelfaktor word wat die doeltreffende en hoëgehalte-ontwikkeling van die halfgeleierbedryf beperk.
Die kenmerkende voordele van granietbasisse
Lae termiese uitsettingskoëffisiënt: Graniet bestaan hoofsaaklik uit minerale kristalle soos kwarts en veldspaat, en die termiese uitsettingskoëffisiënt daarvan is uiters laag, gewoonlik van 0.6 tot 5×10⁻⁶/℃, wat nader is aan dié van silikonskyfies. Hierdie eienskap maak dit moontlik dat tydens die werking van waferverpakkingstoerusting, selfs wanneer temperatuurskommelings voorkom, die verskil in termiese uitsetting tussen die granietbasis en die skyfie en verpakkingsmateriaal aansienlik verminder word. Byvoorbeeld, wanneer die temperatuur met 10℃ verander, kan die groottevariasie van die verpakkingsplatform wat op die granietbasis gebou is, met meer as 80% verminder word in vergelyking met die tradisionele metaalbasis, wat die termiese spanning wat deur die asinchrone termiese uitsetting en sametrekking veroorsaak word, aansienlik verlig, en 'n meer stabiele ondersteuningsomgewing vir die wafer bied.
Uitstekende termiese stabiliteit: Graniet het uitstekende termiese stabiliteit. Die interne struktuur is dig, en die kristalle is nou gebind deur ioniese en kovalente bindings, wat stadige hittegeleiding binne moontlik maak. Wanneer die verpakkingstoerusting komplekse temperatuursiklusse ondergaan, kan die granietbasis die invloed van temperatuurveranderinge op homself effektief onderdruk en 'n stabiele temperatuurveld handhaaf. Relevante eksperimente toon dat onder die algemene temperatuurveranderingstempo van verpakkingstoerusting (soos ±5℃ per minuut), die oppervlaktemperatuur-eenvormigheidsafwyking van die granietbasis binne ±0.1℃ beheer kan word, wat die verskynsel van termiese spanningskonsentrasie wat deur plaaslike temperatuurverskille veroorsaak word, vermy, verseker dat die wafer in 'n eenvormige en stabiele termiese omgewing dwarsdeur die verpakkingsproses is, en die bron van termiese spanningsgenerering verminder.
Hoë rigiditeit en vibrasiedemping: Tydens die werking van waferverpakkingstoerusting sal die meganiese bewegende dele binne (soos motors, transmissietoestelle, ens.) vibrasies genereer. As hierdie vibrasies na die wafer oorgedra word, sal dit die skade wat deur termiese spanning aan die wafer veroorsaak word, versterk. Granietbasisse het hoë rigiditeit en 'n hardheid hoër as dié van baie metaalmateriale, wat die interferensie van eksterne vibrasies effektief kan weerstaan. Intussen bied die unieke interne struktuur dit uitstekende vibrasiedempingsprestasie en stel dit in staat om vibrasie-energie vinnig te versprei. Navorsingsdata toon dat die granietbasis die hoëfrekwensie-vibrasie (100-1000Hz) wat deur die werking van verpakkingstoerusting gegenereer word, met 60% tot 80% kan verminder, wat die koppeffek van vibrasie en termiese spanning aansienlik verminder, en die hoë presisie en hoë betroubaarheid van waferverpakking verder verseker.
Praktiese toepassingseffek
In die waferverpakkingsproduksielyn van 'n bekende halfgeleiervervaardigingsonderneming, na die bekendstelling van verpakkingstoerusting met granietbasisse, is merkwaardige prestasies behaal. Gebaseer op die analise van die inspeksiedata van 10 000 wafers na verpakking, voor die aanvaarding van die granietbasis, was die defekkoers van wafervervorming wat deur termiese spanning veroorsaak is 12%. Na die oorskakeling na die granietbasis het die defekkoers egter skerp gedaal tot binne 3%, en die opbrengskoers het aansienlik verbeter. Verder het langtermyn-betroubaarheidstoetse getoon dat na 1 000 siklusse van hoë temperatuur (125 ℃) en lae temperatuur (-55 ℃), die aantal soldeerlasfoute van die skyfie gebaseer op die granietbasispakket met 70% verminder is in vergelyking met die tradisionele basispakket, en die werkverrigtingstabiliteit van die skyfie is aansienlik verbeter.
Namate halfgeleiertegnologie steeds vorder na hoër presisie en kleiner grootte, word die vereistes vir termiese spanningsbeheer in waferverpakking al hoe strenger. Granietbasisse, met hul omvattende voordele in lae termiese uitbreidingskoëffisiënt, termiese stabiliteit en vibrasievermindering, het 'n sleutelkeuse geword vir die verbetering van die gehalte van waferverpakking en die vermindering van die impak van termiese spanning. Hulle speel 'n toenemend belangrike rol in die versekering van die volhoubare ontwikkeling van die halfgeleierbedryf.
Plasingstyd: 15 Mei 2025