แท่นวางแบบให้ความร้อนใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์เซรามิกหลายชั้นสำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์อย่างไร

บรรจุภัณฑ์เซรามิกสุญญากาศขนาดเล็กที่ปกป้องไมโครชิปเกรดทหาร-นั้นถูกสร้างขึ้นมาเหมือนกับโครงสร้างแบบชั้นที่มองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ เทปเซรามิกแผ่นบางซึ่งมีลวดลายด้วยทังสเตนหรือตัวนำโลหะทนไฟอื่นๆ ได้รับการจัดเรียงอย่างแม่นยำ เรียงซ้อนกัน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นบล็อกเสาหินผ่านความร้อนและความดันที่ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง แผ่นทำความร้อนที่ใช้ในกระบวนการนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นผิวร้อนที่มีความแม่นยำในการดำเนินการเคลือบและ-การยิงร่วม ซึ่งก่อให้เกิดรากฐานของบรรจุภัณฑ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-

ในบริบทนี้ไมโครอิเล็กทรอนิกส์แพคเกจเซรามิกหลายชั้นแผ่นทำความร้อนกระบวนการแสดงถึงจุดตัดที่สำคัญของวัสดุศาสตร์ วิศวกรรมความร้อน และเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์

บทบาทของแผ่นความร้อนในการผลิตบรรจุภัณฑ์เซรามิก

การเคลือบเทปเซรามิกสีเขียว

โดยทั่วไปกระบวนการผลิตจะเริ่มต้นด้วยเทปเซรามิกสีเขียว ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ระบบอลูมินาที่ใช้ในเทคโนโลยีเซรามิกที่ใช้ไฟร่วมอุณหภูมิสูง-(HTCC) เทปเหล่านี้พิมพ์สกรีน-ด้วยรูปแบบสื่อกระแสไฟฟ้าของทังสเตน จากนั้นจึงวางซ้อนกันอย่างระมัดระวังเป็นโครงสร้างหลายชั้น

แผ่นทำความร้อนถูกนำมาใช้ในเครื่องอัดเคลือบไฮดรอลิกเพื่อใช้งาน:

แรงกดสม่ำเสมอทั่วทั้งปึก

อุณหภูมิควบคุมต่ำกว่าช่วงการเผาผนึกเต็ม

ความมั่นคงในการจัดตำแหน่งทางกลที่แม่นยำ

ในขั้นตอนนี้ เป้าหมายไม่ใช่การทำให้หนาแน่นขึ้น แต่เป็นการควบคุมการยึดเกาะของชั้นต่างๆ ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นที่มีความเสถียรทางกลไก

แท่นวางนั้นเป็นทั่งตีที่ร้อนจัด-อย่างเงียบๆ และแผดเผา ซึ่งสร้างกองผงและหมึกที่ละเอียดอ่อนให้เป็นป้อมปราการที่แข็งแกร่งสำหรับปกป้องชิปคอมพิวเตอร์

ร่วม-กระบวนการเผาและเผาผนึก

ความหนาแน่นของอุณหภูมิสูง-สูง

หลังจากการเคลือบ โครงสร้างเซรามิกที่ซ้อนกันจะถูกถ่ายโอนไปยังเตายิง-ร่วมอุณหภูมิสูง-ซึ่งมีแผ่นทำความร้อนแบบพิเศษหรืออุปกรณ์ติดตั้งรองรับ ระบบทำงานภายใต้สภาวะบรรยากาศที่ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง โดยทั่วไปจะเป็นการลดสภาพแวดล้อมของก๊าซที่ก่อตัวขึ้น เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของการเคลือบโลหะทังสเตน

ระหว่างการยิงร่วม-:

อุณหภูมิเพิ่มขึ้นระหว่าง 800 องศาถึง 1600 องศา ขึ้นอยู่กับระบบวัสดุ

อนุภาคเซรามิกจะอัดตัวเป็นโครงสร้างแข็งและเป็นเสาหิน

ตัวนำทังสเตนเผาเป็นเส้นทางไฟฟ้าที่ต่อเนื่อง

สารยึดเกาะอินทรีย์ถูกเผาจนหมด

แผ่นทำความร้อนหรือพื้นผิวที่รองรับความร้อนจะต้องรักษา:

ความสม่ำเสมอทางความร้อนสูง

ความเสถียรของมิติภายใต้อุณหภูมิที่รุนแรง

ความเฉื่อยของสารเคมีในการลดบรรยากาศ

ความต้านทานต่อการบิดเบี้ยวและการเสียรูปของคืบ

ความเบี่ยงเบนใดๆ ในการกระจายความร้อนอาจส่งผลให้เกิดการหลุดร่อน การแตกร้าว หรือไฟฟ้าขัดข้อง

ข้อกำหนดด้านวัสดุและการออกแบบสำหรับแท่นวาง

วัสดุโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูง-

แท่นวางที่ใช้ในการประมวลผลของ HTCC โดยทั่วไปจะประดิษฐ์จาก:

เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)

โลหะผสมนิกเกิลหรือโลหะทนไฟสูง-

คอมโพสิตเซรามิกขั้นสูง

วัสดุเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกตามความสามารถในการบำรุงรักษา:

ความเรียบที่อุณหภูมิสูง

ความเสถียรทางเคมีในการสร้างบรรยากาศของก๊าซ

ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าจากการปั่นจักรยานด้วยความร้อน

การปนเปื้อนพื้นผิวเซรามิกน้อยที่สุด

ความเข้ากันได้ของบรรยากาศ

สภาพแวดล้อมในการประมวลผลจำเป็นต้องลดบรรยากาศเพื่อปกป้องการเคลือบโลหะของทังสเตนจากการเกิดออกซิเดชัน แผ่นทำความร้อนจึงต้องคงสภาพเฉื่อยทางเคมีภายใต้:

ไฮโดรเจน-ประกอบด้วยก๊าซที่ก่อตัว

สภาวะการเผาผนึกที่อุณหภูมิสูง-

รอบการคงความร้อนที่ยาวนาน

หมายเหตุกระบวนการ: ความสำคัญของความเรียบของแท่นวาง

ความเรียบของพื้นผิวแท่นวางเป็นพารามิเตอร์ด้านคุณภาพที่สำคัญตลอดทั้งขั้นตอนการเคลือบและการประมวลผลด้วยความร้อน การเบี่ยงเบนใด ๆ สามารถแนะนำ:

แรงกดเฉพาะจุดไม่-สม่ำเสมอระหว่างการเคลือบ

การเปลี่ยนแปลงความหนาในชั้นเซรามิก

การไล่ระดับความเครียดภายในระหว่างการเผาผนึก

การบิดเบี้ยวหรือการบิดเบี้ยวของรูปทรงขั้นสุดท้ายของบรรจุภัณฑ์

ต้องใช้พื้นผิวแผ่นเรียบและขัดเงาสูงเพื่อป้องกันรอยประทับหรือการสร้างพื้นผิวของเทปเซรามิกแบบอ่อนในระหว่างการเคลือบ-ในระยะเริ่มแรก แม้แต่ความผิดปกติของพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ก็สามารถแพร่กระจายไปสู่ข้อบกพร่องทางโครงสร้างในอุปกรณ์หลายชั้นขั้นสุดท้ายได้

ความสม่ำเสมอทางความร้อนและสมรรถนะทางไฟฟ้า

ผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณและความน่าเชื่อถือ

บรรจุภัณฑ์เซรามิกหลายชั้นถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง- เช่น:

อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศ

ระบบป้องกัน

โมดูล RF ความถี่สูง-

บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง

ความร้อนไม่-สม่ำเสมอระหว่างการยิงร่วม-สามารถนำไปสู่:

การวางแนวจุดแวะภายในไม่ตรง

ความไม่ต่อเนื่องของตัวต้านทานในร่องรอยของทังสเตน

การแปรผันของคุณสมบัติอิเล็กทริก

ลดความสุญญากาศของบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพของเพลตจึงส่งผลโดยตรงต่อ-ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ในระยะยาว

บูรณาการทางกลในระบบเตาหลอม

บทบาทเชิงโครงสร้างในการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง-

ในการออกแบบเตาเผาหลายๆ แบบ แผ่นทำความร้อนทำหน้าที่เป็นทั้ง:

พื้นผิวการส่งพลังงานความร้อน

โครงสร้างรองรับทางกลสำหรับกองเซรามิก

ฟังก์ชันคู่นี้ต้องการ:

ความสามารถในการรับน้ำหนักสูง-ที่อุณหภูมิสูง

ความต้านทานต่อการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ไม่ตรงกัน

การติดตั้งที่มั่นคงภายในสถาปัตยกรรมเตาเผา

แท่นวางกลายเป็นส่วนหนึ่งของสภาพแวดล้อมการประมวลผลด้วยความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ แทนที่จะเป็นส่วนประกอบเครื่องมือที่แยกจากกัน

บทสรุป

แผ่นทำความร้อนก่อให้เกิดรากฐานทางความร้อนและเชิงกลที่แม่นยำของการผลิตบรรจุภัณฑ์เซรามิกหลายชั้นในไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยการเคลือบที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดและการเผา-ร่วมอุณหภูมิสูง- ระบบเหล่านี้ช่วยให้สามารถเปลี่ยนเทปเซรามิกที่เปราะบางและเพสต์โลหะที่พิมพ์ออกมาเป็นกล่องอิเล็กทรอนิกส์ที่ทนทานและปิดสนิท

ภายในไมโครอิเล็กทรอนิกส์แพคเกจเซรามิกหลายชั้นแผ่นทำความร้อนกระบวนการ ความเรียบของแผ่นรอง ความสม่ำเสมอทางความร้อน และความเข้ากันได้ของบรรยากาศเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่กำหนดความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ระบบทำหน้าที่เป็นทั้งเครื่องมือขึ้นรูปและองค์ประกอบโครงสร้างที่มีอุณหภูมิสูง- ช่วยให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติตลอดวงจรความร้อนที่รุนแรง

ไมโครชิปที่ได้รับการปกป้องมากที่สุดในโลกนั้นถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวเซรามิกที่เรียบอย่างสมบูรณ์แบบ เฉื่อยทางเคมี และให้ความร้อนอย่างเข้มข้น โดยที่วิศวกรรมความร้อนที่แม่นยำจะกำหนดความน่าเชื่อถือของระบบอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง