Baltā korunda mikropulvera loma elektronisko iepakojuma materiālos
Kolēģi, tie, kas strādā materiālu un iepakojuma jomā, zina, ka, lai gan elektronisko iekārtu iepakojums izklausās iespaidīgi, patiesībā viss ir atkarīgs no detaļām. Tas ir kā aizsargtērpa uzvilkšana uz vērtīgas mikroshēmas. Šim tērpam ir jāiztur triecieni (mehāniskā izturība), jāizvada siltums (siltumvadītspēja) un jānodrošina izolācija un mitruma izturība. Jebkura no šiem aspektiem trūkumi ir izšķiroši. Šodien mēs pievērsīsimies bieži izmantotam, tomēr sarežģītam materiālam — baltajam korunda mikropulverim —, lai izpētītu, kā šī sīkā sastāvdaļa spēlē izšķirošu lomu šajā aizsargtērpā.
Ⅰ. Vispirms iepazīsimies ar galveno varoni: augstākās tīrības “balto karotāju”.
Baltais korunds, vienkārši sakot, ir ārkārtīgi tīrs alumīnija oksīds (Al₂O₃). Tas ir radniecīgs biežāk sastopamajam brūnajam korundam, taču tā cilts ir tīrāka. Tā izcilā tīrība piešķir tam baltu krāsu, augstu cietību, izturību pret augstu temperatūru un ārkārtīgi stabilas ķīmiskās īpašības, padarot to praktiski neietekmējamu pret neko citu.
To mēs saucam par sasmalcināšanu mikrona vai pat nanometra mēroga smalkā pulverī.balts korunda pulverisNenovērtējiet par zemu šo pulveri. Elektroniskajos iepakojuma materiālos, īpaši epoksīda formēšanas savienojumos (EMC) vai keramikas iepakojuma materiālos, tas ir vairāk nekā tikai piedeva; tas ir pīlāra pildviela.
II. Ko tieši tas dara iepakojumā?
Iedomājieties iepakojuma materiālu kā “kompozītcementa” gabalu, kur sveķi ir mīksta, lipīga “līme”, kas visu satur kopā. Taču ar līmi vien nepietiek; tā ir pārāk mīksta, vāja un karsējot sadalās. Šeit noder baltais korunda pulveris. Tas ir kā “oļi” un “smiltis”, kas pievienoti cementam, radikāli paceļot šī “cementa” veiktspēju jaunā līmenī.
Galvenokārt: efektīvs “siltuma vadīšanas kanāls”
Mikroshēma ir kā maza krāsns. Ja siltumu nevar izkliedēt, tas labākajā gadījumā var izraisīt frekvences samazināšanos un aizturi vai pat pilnīgu izdegšanu. Paši sveķi ir slikts siltuma vadītājs, kas aiztur siltumu iekšpusē — patiesi nepatīkama situācija.
Baltā korunda mikropulverisir ievērojami augstāka siltumvadītspēja nekā sveķiem. Kad sveķos vienmērīgi tiek sadalīts liels daudzums mikropulvera, tas efektīvi rada neskaitāmu sīku "termisko maģistrāļu" tīklu. Mikroshēmas radītais siltums caur šīm baltajām korunda daļiņām ātri tiek novadīts no iekšpuses uz iepakojuma virsmu un pēc tam izkliedējas gaisā vai siltuma izkliedētājā. Jo vairāk pulvera tiek pievienots un jo optimālāk atbilst daļiņu izmērs, jo blīvāks un plūstošāks kļūst šis siltumtīkls un jo augstāka ir iepakojuma materiāla kopējā siltumvadītspēja (TC). Augstas klases ierīces tagad tiecas pēc augstas siltumvadītspējas, un baltajam korunda mikropulverim ir vadošā loma šajā ziņā.
Īpaša prasme: Precīzs “termiskās izplešanās regulators”
Šis ir izšķiroši svarīgs uzdevums! Mikroshēmai (parasti silīcijam), iepakojuma materiālam un substrātam (piemēram, PCB) ir atšķirīgi termiskās izplešanās koeficienti (CTE). Vienkārši sakot, karsējot, tie izplešas un saraujas dažādās pakāpēs. Ja iepakojuma materiāla izplešanās un saraušanās ātrumi ievērojami atšķiras no mikroshēmas izplešanās un saraušanās ātrumiem, temperatūras svārstības, mainīga aukstā un karstā temperatūra, radīs ievērojamu iekšējo spriegumu. Tas ir līdzīgi kā vairākiem cilvēkiem, kas velk apģērba gabalu dažādos virzienos. Laika gaitā tas var izraisīt mikroshēmas plaisāšanu vai lodējuma savienojumu bojājumus. To sauc par "termomehānisku bojājumu".
Balts korunda pulveris ir ļoti zems termiskās izplešanās koeficients un ļoti stabils. Pievienojot to sveķiem, tiek efektīvi samazināts visa kompozītmateriāla termiskās izplešanās koeficients, cieši saskaņojot to ar silīcija mikroshēmu un substrātu. Tas nodrošina, ka materiāli temperatūras svārstību laikā izplešas un saraujas vienlaicīgi, ievērojami samazinot iekšējo spriegumu un dabiski uzlabojot ierīces uzticamību un kalpošanas laiku. Tas ir kā komanda: tikai strādājot kopā, tie var kaut ko paveikt.
Pamatprasmes: spēcīgs “kaulu stiprinātājs”
Pēc sacietēšanas tīriem sveķiem ir vidēja mehāniskā izturība, cietība un nodilumizturība. Augstas cietības un stiprības baltā korunda pulvera pievienošana ir kā miljardu cietu "skeletu" iestrādāšana mīkstajos sveķos. Tas tieši sniedz trīs galvenās priekšrocības:
Palielināts modulis: materiāls ir stingrāks un mazāk pakļauts deformācijai, labāk aizsargājot iekšējo mikroshēmu un zelta stieples.
Paaugstināta izturība: palielināta lieces un spiedes izturība, kas ļauj izturēt ārējus mehāniskus triecienus un spriegumu.
Nodilumizturība un mitruma izturība: Iepakojuma virsma ir cietāka un izturīgāka pret nodilumu. Turklāt blīvais pildījums samazina mitruma iekļūšanas ceļu, uzlabojot mitruma izturību.
Ⅲ. Vienkārši pievienojiet to? Kvalitātes kontrole ir galvenais!
Šajā brīdī jūs varētu domāt, ka tas ir vienkārši — vienkārši pievienojiet sveķiem pēc iespējas vairāk pulvera. Nu, tieši šeit slēpjas īstā prasme. Pievienojamā pulvera veids un pievienošanas veids ir ārkārtīgi sarežģīti.
Tīrība ir galvenais: elektroniskā klase un parastā abrazīvā klase ir divas dažādas lietas. Jo īpaši metālu piemaisījumu, piemēram, kālija (K) un nātrija (Na), saturs ir jākontrolē līdz ārkārtīgi zemam ppm līmenim. Šie piemaisījumi var migrēt elektriskajos laukos un mitrā vidē, izraisot ķēdes noplūdi vai pat īsslēgumus, kas ir būtisks drauds uzticamībai. “Balts” nav tikai krāsa; tas simbolizē tīrību. Daļiņu izmērs un gradācija ir mākslas forma: iedomājieties, ja visas sfēras būtu vienāda izmēra, starp tām neizbēgami būtu spraugas. Mums ir jāgradē dažāda izmēra mikropulveri tā, lai mazākās sfēras aizpildītu spraugas starp lielākajām sfērām, sasniedzot visaugstāko blīvumu. Lielāks blīvums nodrošina vairāk siltumvadītspējas ceļu un labāku termiskās izplešanās koeficienta kontroli. Tajā pašā laikā daļiņu izmēram nevajadzētu būt ne pārāk rupjam, kas ietekmētu apstrādes plūstamību un virsmas apdari, ne arī pārāk smalkam, jo tas radītu lielu virsmas laukumu un pieļautu pārmērīgu sveķu absorbciju, samazinot piepildīšanas ātrumu un palielinot izmaksas. Šī daļiņu izmēra sadalījuma izstrāde ir viens no katras formulas galvenajiem noslēpumiem.
Morfoloģijai un virsmas apstrādei ir izšķiroša nozīme: daļiņu formai ideālā gadījumā jābūt regulārai, vienāda laukuma, ar mazāk asiem stūriem. Tas nodrošina labu plūsmu sveķos un samazina sprieguma koncentrāciju. Virsmas apstrāde ir vēl svarīgāka.Baltais korundsir hidrofils, savukārt sveķi ir hidrofobi, padarot tos pēc būtības nesaderīgus. Tāpēc mikropulvera virsma jāpārklāj ar silāna savienojuma līdzekli, iegūstot tai “organisko pārklājumu”. Tādā veidā pulveri var cieši savienot ar sveķiem, izvairoties no saskarnes kļūšanas par vājo punktu, kas izraisa plaisāšanu, pakļaujoties mitrumam vai spriegumam.