Ақ корунд микроұнтағының электронды қаптама материалдарындағы рөлі
Әріптестер, материалдар мен қаптама саласында жұмыс істейтіндер, электронды қаптама әсерлі естілгенімен, іс жүзінде бәрі бөлшектерге байланысты екенін біледі. Бұл бағалы чипке қорғаныс костюмін киюмен бірдей. Бұл костюм соққыға төтеп беруі (механикалық беріктік), жылуды таратуы (жылу өткізгіштік) және оқшаулау мен ылғалға төзімділікті қамтамасыз етуі керек. Осылардың кез келгеніндегі кемшіліктер өте маңызды. Бүгін біз бұл кішкентай ингредиенттің осы қорғаныс костюмінде қалай маңызды рөл атқаратынын зерттеу үшін жиі қолданылатын, бірақ күрделі материалға - ақ корунд микроұнтағына тоқталамыз.
Ⅰ. Алдымен басты кейіпкермен, яғни жоғары тазалықтың «ақ жауынгерімен» танысайық.
Ақ корундҚарапайым тілмен айтқанда, өте таза алюминий оксиді (Al₂O₃). Ол кең таралған қоңыр корундқа туыс, бірақ оның шығу тегі тазарақ. Оның ерекше тазалығы оған ақ түс, жоғары қаттылық, жоғары температураға төзімділік және ерекше тұрақты химиялық қасиеттер береді, бұл оны басқа ештеңеге әсер етпейді.
Оны микрон немесе тіпті нанометрлік ұсақ ұнтаққа айналдыруды біз осылай атаймызақ корунд ұнтағыБұл ұнтақты бағаламаңыз. Электрондық қаптама материалдарында, әсіресе эпоксидті қалыптау қосылыстарында (ЭҚҚ) немесе керамикалық қаптама материалдарында ол жай қоспа емес; ол бағана толтырғышы.
II. Қаптамада ол нақты не істейді?
Қаптама материалын «композиттік цемент» деп елестетіңіз, ал шайыр бәрін бірге ұстап тұратын жұмсақ, жабысқақ «желім». Бірақ желімнің өзі жеткіліксіз; ол тым жұмсақ, әлсіз және қыздырылған кезде ыдырайды. Міне, осы жерде ақ корунд ұнтағы пайда болады. Бұл цементке қосылған «қиыршық тастар» мен «құм» сияқты, бұл «цементтің» өнімділігін жаңа деңгейге түбегейлі көтереді.
Негізінен: Тиімді «жылу өткізгіштік арнасы»
Чип кішкентай пеш сияқты. Егер жылуды тарату мүмкін болмаса, бұл жиіліктің дроссельденуіне және ең жақсы жағдайда кідіріске немесе тіпті толығымен күйіп кетуге әкелуі мүмкін. Шайырдың өзі жылуды нашар өткізеді, жылуды ішінде ұстайды - бұл шынымен де ыңғайсыз жағдай.
Ақ корунд микроұнтағышайырға қарағанда жылу өткізгіштігі айтарлықтай жоғары. Шайырда көп мөлшерде микроұнтақ біркелкі таралған кезде, ол сансыз ұсақ «жылулық магистральдар» желісін тиімді түрде жасайды. Чиптен бөлінетін жылу осы ақ корунд бөлшектері арқылы қаптаманың ішінен бетіне тез өтеді, содан кейін ауаға немесе жылу қабылдағышқа таралады. Ұнтақ неғұрлым көп қосылса және бөлшектердің өлшемі неғұрлым оңтайлы сәйкес келсе, бұл жылу желісі соғұрлым тығыз және сұйық болады, ал қаптама материалының жалпы жылу өткізгіштігі (TC) соғұрлым жоғары болады. Жоғары сапалы құрылғылар қазір жоғары жылу өткізгіштікке ұмтылуда, ал ақ корунд микроұнтағы бұл тұрғыда жетекші рөл атқарады.
Арнайы дағды: Дәл «Термиялық кеңею контроллері»
Бұл өте маңызды міндет! Чиптің (әдетте кремний), қаптама материалының және негіздің (мысалы, PCB) барлығының жылулық кеңею коэффициенттері әртүрлі. Қарапайым тілмен айтқанда, қыздырған кезде олар әртүрлі дәрежеде кеңейеді және жиырылады. Егер қаптама материалының кеңею және жиырылу жылдамдығы чиптің кеңею және жиырылу жылдамдығынан айтарлықтай ерекшеленсе, температураның ауытқуы, суық және ыстық температуралардың ауысуы айтарлықтай ішкі кернеу тудырады. Бұл бірнеше адамның киімді әртүрлі бағытта тартуына ұқсайды. Уақыт өте келе бұл чиптің жарылуына немесе дәнекерлеу қосылыстарының істен шығуына әкелуі мүмкін. Бұл «термомеханикалық ақаулық» деп аталады.
Ақ корунд ұнтағы термиялық кеңею коэффициенті өте төмен және өте тұрақты. Оны шайырға қосу бүкіл композиттік материалдың термиялық кеңею коэффициентін тиімді түрде төмендетеді, кремний чипі мен негізіне өте жақын. Бұл материалдардың температура ауытқуы кезінде біркелкі кеңеюін және жиырылуын қамтамасыз етеді, ішкі кернеуді айтарлықтай азайтады және құрылғының сенімділігі мен қызмет ету мерзімін табиғи түрде жақсартады. Бұл команда сияқты: олар бірлесіп жұмыс істегенде ғана бір нәрсеге қол жеткізе алады.
Негізгі дағдылар: Күшті «сүйекті нығайтатын» құрал
Қатқылағаннан кейін таза шайыр орташа механикалық беріктікке, қаттылыққа және тозуға төзімділікке ие. Жоғары қаттылықтағы және жоғары беріктіктегі ақ корунд ұнтағын қосу жұмсақ шайырдың ішіне миллиардтаған қатты «қаңқаларды» енгізумен бірдей. Бұл тікелей үш негізгі пайда әкеледі:
Модульдің жоғарылауы: материал қаттырақ және деформацияға аз бейім, ішкі чиптер мен алтын сымдарды жақсы қорғайды.
Беріктіктің артуы: Иілу және қысу беріктігі артады, бұл сыртқы механикалық соққылар мен кернеулерге төтеп беруге мүмкіндік береді.
Тозуға және ылғалға төзімділік: Қаптама беті қаттырақ және тозуға төзімдірек. Сонымен қатар, тығыз толтырғыш ылғалдың ену жолын азайтып, ылғалға төзімділікті жақсартады.
Ⅲ. Тек қосыңыз ба? Сапаны бақылау маңызды!
Осы кезде сіз мұны оңай деп ойлауыңыз мүмкін - шайырға мүмкіндігінше көп ұнтақ қосыңыз. Міне, нағыз шеберлік осында жатыр. Қосылатын ұнтақ түрі және оны қалай қосу керектігі өте күрделі.
Тазалық - ең бастысы: Электрондық сорт және кәдімгі абразивті сорт - екі түрлі нәрсе. Атап айтқанда, калий (K) және натрий (Na) сияқты металл қоспаларының құрамы өте төмен ppm деңгейіне дейін бақылануы керек. Бұл қоспалар электр өрістерінде және ылғалды ортада миграциялануы мүмкін, бұл тізбектің ағып кетуіне немесе тіпті қысқа тұйықталуға әкелуі мүмкін, бұл сенімділікке үлкен қауіп төндіреді. «Ақ» тек түс емес; ол тазалықты білдіреді. Бөлшектердің өлшемі және сұрыпталуы - өнер түрі: Егер барлық сфералар бірдей өлшемде болса, олардың арасында сөзсіз саңылаулар болатынын елестетіп көріңіз. Біз әртүрлі өлшемдегі микроұнтақтарды кіші сфералар үлкен сфералар арасындағы саңылауларды толтырып, ең жоғары тығыздыққа қол жеткізу үшін «сұрыптау»ымыз керек. Жоғары тығыздық жылу өткізгіштік жолдарын көбірек қамтамасыз етеді және жылу кеңею коэффициентін жақсы басқарады. Сонымен қатар, бөлшектердің өлшемі тым ірі болмауы керек, бұл өңдеу сұйықтығына және бетінің өңделуіне әсер етеді; тым ұсақ та болмауы керек, себебі бұл үлкен беткі аумақты жасайды және шайырдың шамадан тыс сіңуіне мүмкіндік береді, толтыру жылдамдығын азайтады және шығындарды арттырады. Бөлшектердің өлшемінің осылайша таралуын жобалау әрбір тұжырымдаманың негізгі құпияларының бірі болып табылады.
Морфология және беттік өңдеу өте маңызды: бөлшектердің пішіні дұрыс, тең ауданды, өткір бұрыштары аз болуы керек. Бұл шайырдағы жақсы ағынды қамтамасыз етеді және кернеу концентрациясын азайтады. Беттік өңдеу одан да маңызды.Ақ корундгидрофильді, ал шайыр гидрофобты, бұл оларды табиғи түрде үйлесімсіз етеді. Сондықтан, микроұнтақ бетін силан байланыстырушы агентпен жабу керек, бұл оған «органикалық жабын» береді. Осылайша, ұнтақты шайырмен тығыз біріктіруге болады, бұл беттің ылғалға немесе күйзеліске ұшыраған кезде жарықшақтарды тудыратын әлсіз нүктеге айналуына жол бермейді.