A wafer tokolás precíz és összetett félvezető gyártási folyamatában a hőfeszültség olyan, mint egy sötétben rejtőző „romboló”, amely folyamatosan veszélyezteti a csomagolás minőségét és a chipek teljesítményét. A chipek és a csomagolóanyagok közötti hőtágulási együtthatók különbségétől kezdve a csomagolási folyamat során bekövetkező drasztikus hőmérsékletváltozásokig a hőfeszültség keletkezési útjai változatosak, de mindegyik a hozam csökkenésének és a chipek hosszú távú megbízhatóságának befolyásolására utal. A gránit alap, egyedi anyagtulajdonságaival, csendben válik hatékony „asszisztenssé” a hőfeszültség problémájának kezelésében.
A hőfeszültség dilemmája az ostyacsomagolásban
A wafer csomagolás számos anyag együttműködését igényli. A chipek jellemzően félvezető anyagokból, például szilíciumból készülnek, míg a csomagolóanyagok, mint például a műanyag csomagolóanyagok és az aljzatok, minőségükben eltérőek. Amikor a hőmérséklet változik a csomagolási folyamat során, a különböző anyagok hőtágulása és összehúzódása nagymértékben eltér a hőtágulási együttható (CTE) jelentős eltérései miatt. Például a szilícium chipek hőtágulási együtthatója körülbelül 2,6×10⁻⁶/℃, míg a közönséges epoxigyanta öntvényanyagok hőtágulási együtthatója akár 15-20 ×10⁻⁶/℃ is lehet. Ez a hatalmas rés a chip és a csomagolóanyag zsugorodási mértékének aszinkronizációját okozza a csomagolás utáni hűtési szakaszban, ami erős hőfeszültséget generál a kettő közötti határfelületen. A hőfeszültség folyamatos hatása alatt a wafer vetemedhet és deformálódhat. Súlyos esetekben akár végzetes hibákat is okozhat, például chiprepedést, forrasztási törést és határfelület-delaminációt, ami a chip elektromos teljesítményének károsodásához és élettartamának jelentős csökkenéséhez vezethet. Az iparági statisztikák szerint a hőstressz okozta hibás ostyatokolások aránya akár 10-15% is lehet, ami kulcsfontosságú tényezővé válik a félvezetőipar hatékony és magas színvonalú fejlődésének korlátozásában.
A gránit alapok jellemző előnyei
Alacsony hőtágulási együttható: A gránit főként ásványi kristályokból, például kvarcból és földpátból áll, hőtágulási együtthatója pedig rendkívül alacsony, általában 0,6 és 5×10⁻⁶/℃ között mozog, ami közelebb áll a szilíciumchipek értékéhez. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a lapkacsomagoló berendezések működése során, még hőmérséklet-ingadozások esetén is, jelentősen csökkenjen a gránit alap, valamint a lapka és a csomagolóanyagok hőtágulási különbsége. Például 10℃-os hőmérséklet-változás esetén a gránit alapra épített csomagolóplatform méretváltozása több mint 80%-kal csökkenhet a hagyományos fém alaphoz képest, ami nagymértékben enyhíti az aszinkron hőtágulás és -összehúzódás okozta hőfeszültséget, és stabilabb tartókörnyezetet biztosít a lapka számára.
Kiváló hőstabilitás: A gránit kiemelkedő hőstabilitással rendelkezik. Belső szerkezete sűrű, a kristályok ionos és kovalens kötéseken keresztül szorosan kapcsolódnak egymáshoz, ami lassú hővezetést tesz lehetővé. Amikor a csomagológép komplex hőmérsékleti ciklusokon megy keresztül, a gránit alap hatékonyan elnyomja a hőmérséklet-változások hatását, és stabil hőmérsékleti mezőt tart fenn. A vonatkozó kísérletek azt mutatják, hogy a csomagológépek szokásos hőmérséklet-változási sebessége mellett (például ±5 ℃ percenként) a gránit alap felületi hőmérsékletének egyenletességi eltérése ±0,1 ℃-on belül szabályozható, elkerülve a helyi hőmérsékletkülönbségek által okozott hőfeszültség-koncentráció jelenségét, biztosítva, hogy az ostya egyenletes és stabil hőkörnyezetben legyen a csomagolási folyamat során, és csökkentve a hőfeszültség keletkezésének forrását.
Nagy merevség és rezgéscsillapítás: A ostyacsomagoló berendezések működése során a bennük lévő mechanikus mozgó alkatrészek (például motorok, erőátviteli berendezések stb.) rezgéseket keltenek. Ha ezek a rezgések átjutnak az ostyára, fokozzák a hőfeszültség okozta károsodást az ostyában. A gránit alap nagy merevséggel és keménységgel rendelkezik, mint sok fém anyag, így hatékonyan ellenáll a külső rezgések interferenciájának. Eközben egyedi belső szerkezete kiváló rezgéscsillapítási teljesítményt biztosít, és lehetővé teszi a rezgési energia gyors elvezetését. A kutatási adatok azt mutatják, hogy a gránit alap 60%-80%-kal csökkentheti a csomagoló berendezések működése által generált nagyfrekvenciás rezgést (100-1000 Hz), jelentősen csökkentve a rezgés és a hőfeszültség csatolási hatását, és tovább biztosítva az ostyacsomagolás nagy pontosságát és megbízhatóságát.
Gyakorlati alkalmazás hatása
Egy ismert félvezetőgyártó vállalat ostyacsomagoló gyártósorán a gránit alapú csomagolóberendezések bevezetése után figyelemre méltó eredményeket értek el. A gránit alapra való áttérés előtt 10 000 ostya csomagolás utáni ellenőrzési adatainak elemzése alapján a hőfeszültség okozta ostyavetemedés hibaszázaléka 12% volt. A gránit alapra való áttérés után azonban a hibaszázalék meredeken, 3%-on belülre csökkent, és a hozamarány jelentősen javult. Továbbá a hosszú távú megbízhatósági tesztek kimutatták, hogy 1000 magas hőmérsékletű (125 ℃) és alacsony hőmérsékletű (-55 ℃) ciklus után a gránit alapon készült chip forrasztási hibáinak száma 70%-kal csökkent a hagyományos alaphoz képest, és a chip teljesítménystabilitása jelentősen javult.
Ahogy a félvezető technológia folyamatosan fejlődik a nagyobb pontosság és a kisebb méret felé, a wafer tokozás hőfeszültség-szabályozására vonatkozó követelmények egyre szigorúbbak. A gránit alapok, amelyek átfogó előnyökkel járnak az alacsony hőtágulási együttható, a hőstabilitás és a rezgéscsökkentés terén, kulcsfontosságú választássá váltak a wafer tokozás minőségének javítása és a hőfeszültség hatásának csökkentése érdekében. Egyre fontosabb szerepet játszanak a félvezetőipar fenntartható fejlődésének biztosításában.
Közzététel ideje: 2025. május 15.