Malý hermetický keramický obal, který chrání mikročip vojenské{0}}třídy, je postaven jako mikroskopická vrstvená struktura. Tenké pláty keramické pásky, vzorované wolframem nebo jinými žárovzdornými kovovými vodiči, jsou přesně vyrovnány, složeny a poté přeměněny na monolitický blok pomocí pečlivě kontrolovaného tepla a tlaku. Vyhřívané desky používané v tomto procesu slouží jako přesné horké povrchy, kde se provádí laminace a společné{3}}vypalování, a tvoří základ vysoce-spolehlivých mikroelektronických obalů.
V této souvislostivyhřívaná deska vícevrstvé keramické balení mikroelektronikaproces představuje kritický průsečík vědy o materiálech, tepelného inženýrství a technologie balení polovodičů.
Role vyhřívaných desek při výrobě keramických obalů
Laminování zelených keramických pásek
Výrobní proces obvykle začíná zelenými keramickými páskami, nejčastěji založenými na systémech oxidu hlinitého používaných v technologii vysokoteplotní kooperace{1} keramiky (HTCC). Tyto pásky jsou sítotiskem-potištěny wolframovými vodivými vzory a poté pečlivě naskládány do vícevrstvých struktur.
Vyhřívané desky se používají v hydraulickém laminovacím lisu k aplikaci:
Rovnoměrný tlak v celém zásobníku
Kontrolovaná teplota pod plným rozsahem slinování
Přesná mechanická stabilita vyrovnání
V této fázi není cílem zhuštění, ale řízené spojování vrstev do mechanicky stabilního předlisku.
Deska je tichá, spalující-žhavá kovadlina, která z jemného hromady prášku a inkoustu vytvoří pevnou ochrannou pevnost pro počítačový čip.
Proces spolu{0}}pálení a slinování
Vysoká-teplotní hustota
Po laminaci je vrstvená keramická struktura přenesena do vysokoteplotní -současné{1}} vypalovací pece vybavené specializovanými vyhřívanými deskami nebo podpůrnými přípravky. Systém pracuje za pečlivě kontrolovaných atmosférických podmínek, typicky v prostředí redukčního formovacího plynu, aby se zabránilo oxidaci pokovování wolframu.
Během spolu{0}}palby:
Teploty stoupají mezi 800 a 1600 stupni v závislosti na materiálovém systému
Keramické částice se zhušťují do tuhé, monolitické struktury
Wolframové vodiče se slinují do spojitých elektrických drah
Organická pojiva jsou zcela vypálena
Vyhřívané desky nebo podpůrné horké povrchy musí udržovat:
Vysoká tepelná rovnoměrnost
Rozměrová stabilita při extrémních teplotách
Chemická inertnost v redukčních atmosférách
Odolnost proti deformaci a tečení
Jakákoli odchylka v rozložení tepla může mít za následek delaminaci, praskání nebo elektrické diskontinuity.
Materiálové a konstrukční požadavky na desky
Vysokoteplotní konstrukční materiály
Desky používané při zpracování HTCC jsou obvykle vyrobeny z:
Keramika z karbidu křemíku (SiC).
S vysokým-niklem nebo žáruvzdorné kovové slitiny
Pokročilé keramické kompozity
Tyto materiály jsou vybírány pro svou schopnost udržovat:
Rovinnost při zvýšených teplotách
Chemická stabilita v plynných atmosférách
Odolnost proti tepelné cyklické únavě
Minimální znečištění keramických podkladů
Atmosférická kompatibilita
Zpracovatelská prostředí vyžadují redukční atmosféry k ochraně pokovování wolframu před oxidací. Vyhřívané desky proto musí zůstat chemicky inertní za:
Tvořící plyn-obsahující vodík
Podmínky slinování při vysokých-teplotách
Dlouhé tepelné cykly prodlevy
Poznámka k procesu: Důležitost rovinnosti desky
Rovinnost povrchu desky je kritickým kvalitativním parametrem během laminace i tepelného zpracování. Jakákoli odchylka může způsobit:
Místní nerovnoměrnost tlaku-při laminaci
Variace tloušťky v keramických vrstvách
Gradienty vnitřního napětí při slinování
Deformace nebo deformace konečné geometrie obalu
Je vyžadován hladký, vysoce leštěný povrch desky, aby se zabránilo otisku nebo texturování měkké keramické pásky během rané{0}}fáze laminace. Dokonce i mikroskopické nepravidelnosti povrchu se mohou šířit do strukturálních defektů v konečném vícevrstvém zařízení.
Tepelná stejnoměrnost a elektrický výkon
Dopad na integritu a spolehlivost signálu
Vícevrstvé keramické obaly se používají ve vysoce{0}}výkonných aplikacích, jako jsou:
Letecká elektronika
Obranné systémy
Vysokofrekvenční moduly RF-
Balení výkonových polovodičů
Tepelná nerovnoměrnost-při společném-spalování může vést k:
Nesouosost vnitřních prokovů
Odporové diskontinuity ve stopách wolframu
Změny dielektrických vlastností
Snížená hermetičnost konečného balení
Výsledkem je, že výkon desky přímo ovlivňuje-dlouhodobou spolehlivost zařízení.
Mechanická integrace v systémech pecí
Strukturální role ve vysokoteplotním-procesu
V mnoha konstrukcích pecí slouží vyhřívané desky jako:
Povrchy pro přenos tepelné energie
Mechanické nosné konstrukce pro keramické komíny
Tato duální funkce vyžaduje:
Vysoká nosnost-při zvýšené teplotě
Nesoulad odolnosti proti tepelné roztažnosti
Stabilní montáž v rámci architektury pece
Deska se efektivně stává součástí prostředí tepelného zpracování spíše než samostatnou součástí nástroje.
Závěr
Vyhřívané desky tvoří přesný tepelný a mechanický základ výroby vícevrstvých keramických obalů v mikroelektronice. Prostřednictvím přísně kontrolované laminace a vysokoteplotního společného vypalování- tyto systémy umožňují přeměnu křehkých keramických pásek a tištěných kovových past na robustní, hermetické elektronické kryty.
V rámcivyhřívaná deska vícevrstvé keramické balení mikroelektronikaproces, rovinnost desky, tepelná stejnoměrnost a atmosférická kompatibilita jsou základní parametry, které určují integritu konečného balení a elektrický výkon. Systém funguje jako tvarovací nástroj i jako vysokoteplotní -konstrukční prvek, který zajišťuje rozměrovou přesnost během extrémních tepelných cyklů.
Nejvíce chráněné mikročipy na světě jsou nakonec vytvořeny na lůžku dokonale plochých, chemicky inertních a intenzivně zahřívaných keramických povrchů, kde přesné tepelné inženýrství definuje spolehlivost pokročilých elektronických systémů.
