Крихітна герметична керамічна упаковка, яка захищає мікрочіп військового-класу, побудована як мікроскопічна багатошарова структура. Тонкі листи керамічної стрічки з візерунками з вольфраму або інших тугоплавких металевих провідників точно вирівнюються, складаються, а потім перетворюються на монолітний блок за допомогою ретельно контрольованого тепла та тиску. Нагріті валики, які використовуються в цьому процесі, служать точними гарячими поверхнями, де виконуються ламінування та спі-випалювання, утворюючи основу високо-надійної мікроелектронної упаковки.
У цьому контекстібагатошарова керамічна упаковка з підігрівом валика мікроелектронікапроцес являє собою критичний перетин матеріалознавства, теплотехніки та технології упаковки напівпровідників.
Роль плит з підігрівом у виготовленні керамічної упаковки
Ламінування зелених керамічних стрічок
Виробничий процес зазвичай починається із зелених керамічних стрічок, які найчастіше базуються на системах оксиду алюмінію, які використовуються в технології високотемпературної ко{-випаленої кераміки (HTCC). На цих стрічках наноситься трафаретний-друк з вольфрамовими провідними візерунками, а потім акуратно укладаються в багатошарові структури.
Нагріті плити використовуються в гідравлічному пресі для ламінування для нанесення:
Рівномірний тиск по всьому стеку
Контрольована температура нижче повного діапазону спікання
Стабільність точного механічного вирівнювання
На цьому етапі метою є не ущільнення, а контрольоване з’єднання шарів у механічно стабільну преформу.
Валик — це безшумна палюча-гаряча ковадло, яке формує витончену стопку порошку й чорнила в міцну захисну фортецю для комп’ютерної мікросхеми.
Процес спільного-випалу та спікання
Високо{0}}температурне ущільнення
Після ламінування складену керамічну структуру переміщують у високотемпературну-піч спільного-випалу, обладнану спеціальними плитами з підігрівом або опорними пристосуваннями. Система працює в ретельно контрольованих атмосферних умовах, як правило, у середовищі відновлюючого газу, щоб запобігти окисленню металізації вольфраму.
Під час спільного-випалу:
Температури підвищуються від 800 градусів до 1600 градусів залежно від матеріальної системи
Частинки кераміки ущільнюються в жорстку монолітну структуру
Вольфрамові провідники спікаються в безперервні електричні шляхи
Органічні в'яжучі повністю вигоряють
Нагріті плити або опорні гарячі поверхні повинні підтримувати:
Висока теплова однорідність
Стабільність розмірів при екстремальних температурах
Хімічна інертність у відновних атмосферах
Стійкість до викривлення і повзучої деформації
Будь-яке відхилення в розподілі тепла може призвести до розшарування, розтріскування або електричних розривів.
Вимоги до матеріалів і конструкції плит
Конструкційні-температурні матеріали
Пластини, які використовуються в обробці HTCC, зазвичай виготовляються з:
Кераміка з карбіду кремнію (SiC).
Сплави-з високим вмістом нікелю або тугоплавких металів
Сучасні керамічні композити
Ці матеріали вибрано за їх здатністю підтримувати:
Площинність при підвищених температурах
Хімічна стійкість при утворенні газових атмосфер
Стійкість до термоциклічної втоми
Мінімальне забруднення керамічних підкладок
Атмосферна сумісність
Середовища обробки вимагають відновної атмосфери для захисту металізації вольфраму від окислення. Тому нагріті плити повинні залишатися хімічно інертними за:
Утворювальний газ,-що містить водень
Високотемпературні-умови спікання
Довгі цикли термічної витримки
Примітка щодо процесу: важливість площинності валика
Рівність поверхні валика є критично важливим параметром якості на етапах ламінування та термічної обробки. Будь-яке відхилення може внести:
Нерівномірність локального тиску-під час ламінування
Зміна товщини керамічних шарів
Градієнти внутрішніх напруг під час спікання
Деформація або спотворення кінцевої геометрії упаковки
Потрібна гладка, добре відшліфована поверхня валика, щоб запобігти відбитку або текстурі м’якої керамічної стрічки під час раннього-етапу ламінування. Навіть мікроскопічні нерівності поверхні можуть поширюватися на структурні дефекти кінцевого багатошарового пристрою.
Теплова однорідність і електричні характеристики
Вплив на цілісність і надійність сигналу
Багатошарові керамічні пакети використовуються-у високопродуктивних програмах, таких як:
Аерокосмічна електроніка
Системи захисту
Високочастотні радіочастотні модулі-
Упаковка силових напівпровідників
Теплова-нерівномірність під час спільного-випалювання може призвести до:
Невідповідність внутрішніх переходів
Резистивні розриви в вольфрамових слідах
Зміна діелектричних властивостей
Знижена герметичність кінцевої упаковки
Як наслідок, продуктивність валика безпосередньо впливає-на довгострокову надійність пристрою.
Механічна інтеграція в печі
Структурна роль у високо-температурній обробці
У багатьох конструкціях печей плити з підігрівом служать як:
Поверхні доставки теплової енергії
Механічні опорні конструкції для керамічних стеків
Ця подвійна функція вимагає:
Висока-несуча здатність при високій температурі
Невідповідність стійкості до температурного розширення
Стабільне кріплення всередині архітектури печі
Валик фактично стає частиною середовища термічної обробки, а не окремим компонентом інструменту.
Висновок
Нагріті валики утворюють точну термічну та механічну основу виробництва багатошарової керамічної упаковки в мікроелектроніці. Завдяки суворо контрольованому ламінуванню та високо{1}}температурному-випалюванню ці системи дозволяють перетворювати тендітні керамічні стрічки та друковані металеві пасти на міцні герметичні електронні корпуси.
У межахбагатошарова керамічна упаковка з підігрівом валика мікроелектронікатехнологічний процес, площинність валика, теплова однорідність і атмосферна сумісність є важливими параметрами, які визначають кінцеву цілісність упаковки та електричні характеристики. Система функціонує і як інструмент для формування, і як високо{1}}температурний конструктивний елемент, забезпечуючи точність розмірів під час екстремальних термічних циклів.
Найбільш захищені мікрочіпи у світі в кінцевому підсумку створюються на ідеально рівних, хімічно інертних та інтенсивно нагрітих керамічних поверхнях, де точна теплотехніка визначає надійність передових електронних систем.
