In u prucessu precisu è cumplessu di fabricazione di semiconduttori di l'imballaggio di wafer, u stress termicu hè cum'è un "distruttore" piattu in u bughju, chì minaccia constantemente a qualità di l'imballaggio è e prestazioni di i chip. Da a differenza di coefficienti di dilatazione termica trà i chip è i materiali di imballaggio à i drastici cambiamenti di temperatura durante u prucessu di imballaggio, i percorsi di generazione di stress termicu sò diversi, ma tutti indicanu u risultatu di a riduzione di u tassu di rendimentu è affettanu l'affidabilità à longu andà di i chip. A basa di granitu, cù e so proprietà uniche di materiale, diventa tranquillamente un putente "assistente" per trattà u prublema di u stress termicu.
U dilema di u stress termicu in l'imballaggio di wafer
L'imballaggio di wafer implica u travagliu collaborativu di numerosi materiali. I chips sò tipicamente cumposti da materiali semiconduttori cum'è u siliciu, mentre chì i materiali d'imballaggio cum'è i materiali d'imballaggio in plastica è i substrati varianu in qualità. Quandu a temperatura cambia durante u prucessu d'imballaggio, i diversi materiali varianu assai in u gradu di espansione è cuntrazione termica per via di differenze significative in u cuefficiente di espansione termica (CTE). Per esempiu, u cuefficiente di espansione termica di i chips di siliciu hè circa 2,6 × 10⁻⁶/℃, mentre chì u cuefficiente di espansione termica di i materiali cumuni di stampaggio di resina epossidica hè altu cum'è 15-20 × 10⁻⁶/℃. Questa enorme differenza face chì u gradu di ritirata di u chip è di u materiale d'imballaggio sia asincronu durante a fase di raffreddamentu dopu l'imballaggio, generendu una forte tensione termica à l'interfaccia trà i dui. Sottu l'effettu cuntinuu di a tensione termica, u wafer pò deformassi è deformassi. In casi gravi, pò ancu causà difetti fatali cum'è crepe di chip, fratture di giunti di saldatura è delaminazione di l'interfaccia, risultendu in danni à e prestazioni elettriche di u chip è una riduzione significativa di a so vita di serviziu. Sicondu e statistiche di l'industria, u tassu difettu di l'imballaggio di wafer causatu da prublemi di stress termicu pò esse finu à u 10% à u 15%, diventendu un fattore chjave chì limita u sviluppu efficiente è di alta qualità di l'industria di i semiconduttori.
I vantaghji caratteristici di e basi di granitu
Cuefficiente bassu di dilatazione termica: U granitu hè cumpostu principalmente di cristalli minerali cum'è u quarzu è u feldspatu, è u so cuefficiente di dilatazione termica hè estremamente bassu, generalmente trà 0,6 è 5 × 10⁻⁶/℃, chì hè più vicinu à quellu di i chip di siliciu. Sta caratteristica permette chì durante u funziunamentu di l'equipaggiu di imballaggio di wafer, ancu quandu si scontranu fluttuazioni di temperatura, a differenza di dilatazione termica trà a basa di granitu è i materiali di chip è di imballaggio hè significativamente ridutta. Per esempiu, quandu a temperatura cambia di 10 ℃, a variazione di dimensione di a piattaforma di imballaggio custruita nantu à a basa di granitu pò esse ridutta di più di l'80% paragunata à a basa metallica tradiziunale, chì allevia assai u stress termicu causatu da l'espansione è a cuntrazione termica asincrona, è furnisce un ambiente di supportu più stabile per u wafer.
Eccellente stabilità termica: U granitu hà una stabilità termica eccezziunale. A so struttura interna hè densa, è i cristalli sò strettamente ligati per mezu di ligami ionici è covalenti, chì permettenu una lenta conduzione di u calore in l'internu. Quandu l'equipaggiu di imballaggio subisce cicli di temperatura cumplessi, a basa di granitu pò supprimà efficacemente l'influenza di i cambiamenti di temperatura nantu à sè stessu è mantene un campu di temperatura stabile. Esperimenti pertinenti mostranu chì sottu à a velocità di cambiamentu di temperatura cumuna di l'equipaggiu di imballaggio (cum'è ± 5 ℃ per minutu), a deviazione di l'uniformità di a temperatura superficiale di a basa di granitu pò esse cuntrullata in ± 0,1 ℃, evitendu u fenomenu di cuncentrazione di stress termicu causatu da e differenze di temperatura lucali, assicurendu chì a cialda sia in un ambiente termicu uniforme è stabile in tuttu u prucessu di imballaggio, è riducendu a fonte di generazione di stress termicu.
Alta rigidità è smorzamentu di vibrazioni: Durante u funziunamentu di l'equipaggiu di imballaggio di wafer, e parti meccaniche in muvimentu à l'internu (cum'è i motori, i dispositivi di trasmissione, ecc.) genereranu vibrazioni. Se queste vibrazioni sò trasmesse à u wafer, intensificaranu i danni causati da u stress termicu à u wafer. E basi di granitu anu una alta rigidità è una durezza più alta di quella di parechji materiali metallichi, chì ponu resiste efficacemente à l'interferenza di vibrazioni esterne. Intantu, a so struttura interna unica li dà eccellenti prestazioni di smorzamentu di vibrazioni è li permette di dissipà rapidamente l'energia di vibrazione. I dati di ricerca mostranu chì a basa di granitu pò riduce a vibrazione à alta frequenza (100-1000Hz) generata da u funziunamentu di l'equipaggiu di imballaggio da 60% à 80%, riducendu significativamente l'effettu di accoppiamentu di vibrazioni è stress termicu, è assicurendu ulteriormente l'alta precisione è l'alta affidabilità di l'imballaggio di wafer.
Effettu di l'applicazione pratica
In a linea di pruduzzione di imballaggio di wafer di una cunnisciuta impresa di fabricazione di semiconduttori, dopu l'introduzione di l'attrezzatura di imballaggio cù basi di granitu, sò stati ottenuti risultati notevuli. Basatu annantu à l'analisi di i dati d'ispezione di 10.000 wafer dopu l'imballaggio, prima di aduttà a basa di granitu, u tassu di difetti di deformazione di u wafer causatu da u stress termicu era di 12%. Tuttavia, dopu u cambiamentu à a basa di granitu, u tassu di difetti hè calatu bruscamente à menu di 3%, è u tassu di rendimentu hè miglioratu significativamente. Inoltre, i testi di affidabilità à longu andà anu dimustratu chì dopu à 1.000 cicli di alta temperatura (125 ℃) è bassa temperatura (-55 ℃), u numeru di guasti di giunti di saldatura di u chip basatu annantu à u pacchettu di basa di granitu hè statu riduttu di 70% paragunatu à u pacchettu di basa tradiziunale, è a stabilità di e prestazioni di u chip hè stata assai migliorata.
Mentre a tecnulugia di i semiconduttori cuntinueghja à avanzà versu una precisione più alta è dimensioni più chjuche, i requisiti per u cuntrollu di u stress termicu in l'imballaggio di wafer diventanu sempre più severi. E basi di granitu, cù i so vantaghji cumpleti in u bassu coefficientu di dilatazione termica, a stabilità termica è a riduzione di e vibrazioni, sò diventate una scelta chjave per migliurà a qualità di l'imballaggio di wafer è riduce l'impattu di u stress termicu. Ghjucanu un rolu sempre più impurtante per assicurà u sviluppu sustenibile di l'industria di i semiconduttori.
Data di publicazione: 15 di maghju 2025