Gói gốm kín, nhỏ giúp bảo vệ vi mạch cấp-quân sự được chế tạo giống như một cấu trúc phân lớp cực nhỏ. Các tấm băng gốm mỏng, có hoa văn bằng dây dẫn vonfram hoặc kim loại chịu lửa khác, được căn chỉnh, xếp chồng lên nhau một cách chính xác, sau đó chuyển thành khối nguyên khối thông qua nhiệt và áp suất được kiểm soát cẩn thận. Các trục lăn được làm nóng được sử dụng trong quy trình này đóng vai trò là bề mặt nóng chính xác, nơi thực hiện quá trình cán và-đồng nung, tạo thành nền tảng của bao bì vi điện tử có độ tin cậy-cao.
Trong bối cảnh này,gói gốm nhiều lớp được làm nóng vi điện tửQuá trình này thể hiện sự giao thoa quan trọng của khoa học vật liệu, kỹ thuật nhiệt và công nghệ đóng gói chất bán dẫn.
Vai trò của trục ép nóng trong chế tạo gói gốm sứ
Cán băng gốm xanh
Quy trình sản xuất thường bắt đầu bằng băng gốm xanh, phổ biến nhất là dựa trên hệ thống alumina được sử dụng trong công nghệ Gốm nung-Đồng nhiệt độ-cao (HTCC). Những băng này được in lụa-với các mẫu dẫn điện vonfram và sau đó được xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận thành các cấu trúc nhiều lớp.
Các tấm ép nóng được sử dụng trong máy ép cán thủy lực để áp dụng:
Áp suất đồng đều trên toàn bộ ngăn xếp
Nhiệt độ được kiểm soát dưới phạm vi thiêu kết đầy đủ
Độ ổn định căn chỉnh cơ học chính xác
Ở giai đoạn này, mục tiêu không phải là sự cô đặc mà là sự liên kết có kiểm soát của các lớp thành một khuôn phôi ổn định về mặt cơ học.
Trục cuốn là một chiếc đe nóng,{0}}im lặng, có tác dụng rèn một đống bột và mực mỏng manh thành một pháo đài bảo vệ vững chắc cho chip máy tính.
Quá trình đồng{0}}nung và thiêu kết
Mật độ nhiệt độ-cao
Sau khi cán mỏng, cấu trúc gốm xếp chồng lên nhau được chuyển đến lò nung-nhiệt độ-đồng nung cao được trang bị các tấm ép gia nhiệt chuyên dụng hoặc các thiết bị đỡ. Hệ thống hoạt động trong điều kiện khí quyển được kiểm soát cẩn thận, điển hình là môi trường khí tạo thành khử để ngăn chặn quá trình oxy hóa kim loại vonfram.
Trong khi-đồng kích hoạt:
Nhiệt độ tăng từ 800 độ đến 1600 độ tùy thuộc vào hệ thống vật liệu
Các hạt gốm đặc lại thành một cấu trúc nguyên khối cứng nhắc
Dây dẫn vonfram thiêu kết thành đường dẫn điện liên tục
Chất kết dính hữu cơ bị đốt cháy hoàn toàn
Các tấm ép nóng hoặc các bề mặt nóng đỡ phải duy trì:
Độ đồng đều nhiệt cao
Độ ổn định kích thước dưới nhiệt độ khắc nghiệt
Tính trơ hóa học trong việc giảm khí quyển
Khả năng chống cong vênh và biến dạng leo
Bất kỳ sai lệch nào trong quá trình phân bổ nhiệt đều có thể dẫn đến hiện tượng tách lớp, nứt hoặc mất liên tục về điện.
Yêu cầu về vật liệu và thiết kế cho tấm ép
Vật liệu kết cấu nhiệt độ cao-
Các tấm ép được sử dụng trong quá trình xử lý HTCC thường được chế tạo từ:
Gốm sứ cacbua silic (SiC)
Hợp kim kim loại có hàm lượng niken cao hoặc chịu lửa
Vật liệu tổng hợp gốm tiên tiến
Những vật liệu này được lựa chọn vì khả năng duy trì:
Độ phẳng ở nhiệt độ cao
Tính ổn định hóa học trong việc hình thành khí quyển
Khả năng chống mệt mỏi chu kỳ nhiệt
Ô nhiễm tối thiểu của chất nền gốm
Tương thích khí quyển
Môi trường xử lý yêu cầu giảm khí quyển để bảo vệ quá trình kim loại hóa vonfram khỏi quá trình oxy hóa. Do đó, các trục lăn được gia nhiệt phải duy trì trạng thái trơ về mặt hóa học trong:
Hydro{0}}chứa khí tạo thành
điều kiện thiêu kết ở nhiệt độ-cao
Chu kỳ dừng nhiệt dài
Lưu ý về quy trình: Tầm quan trọng của độ phẳng của trục lăn
Độ phẳng bề mặt tấm ép là một thông số chất lượng quan trọng trong cả giai đoạn cán màng và xử lý nhiệt. Bất kỳ sai lệch nào cũng có thể gây ra:
Áp lực cục bộ không{0}}đồng nhất trong quá trình cán màng
Sự thay đổi độ dày của các lớp gốm
Độ dốc ứng suất bên trong trong quá trình thiêu kết
Cong vênh hoặc biến dạng hình học của gói cuối cùng
Cần có bề mặt phẳng mịn, có độ bóng cao để ngăn chặn việc in dấu hoặc tạo họa tiết trên băng gốm mềm trong quá trình cán màng ở giai đoạn đầu. Ngay cả những bất thường trên bề mặt cực nhỏ cũng có thể lan truyền thành các khiếm khuyết về cấu trúc trong thiết bị đa lớp cuối cùng.
Tính đồng nhất nhiệt và hiệu suất điện
Tác động đến tính toàn vẹn và độ tin cậy của tín hiệu
Gói gốm nhiều lớp được sử dụng trong các ứng dụng có hiệu suất cao như:
Điện tử hàng không vũ trụ
Hệ thống phòng thủ
Mô-đun RF tần số cao-
Bao bì bán dẫn điện
Sự không đồng nhất về nhiệt-trong quá trình-đốt đồng thời có thể dẫn đến:
Sự sai lệch của vias nội bộ
Sự gián đoạn điện trở trong dấu vết vonfram
Biến đổi tính chất điện môi
Giảm độ kín của gói cuối cùng
Kết quả là hiệu suất của trục lăn ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy lâu dài của thiết bị.
Tích hợp cơ học trong hệ thống lò nung
Vai trò cấu trúc trong-Xử lý nhiệt độ cao
Trong nhiều thiết kế lò, tấm gia nhiệt có cả hai vai trò:
Bề mặt cung cấp năng lượng nhiệt
Cấu trúc hỗ trợ cơ khí cho ngăn xếp gốm
Chức năng kép này yêu cầu:
khả năng chịu tải-cao ở nhiệt độ cao
Khả năng chống giãn nở nhiệt không phù hợp
Gắn ổn định trong kiến trúc lò
Trục lăn thực sự trở thành một phần của môi trường xử lý nhiệt chứ không phải là một thành phần công cụ riêng biệt.
Phần kết luận
Các trục lăn được gia nhiệt tạo thành nền tảng cơ học và nhiệt chính xác cho quá trình sản xuất gói gốm nhiều lớp trong vi điện tử. Thông qua quá trình cán màng được kiểm soát chặt chẽ và nung-đồng nhiệt độ{2}}cao, các hệ thống này cho phép biến đổi các băng gốm dễ vỡ và bột nhão kim loại được in thành các vỏ điện tử kín, chắc chắn.
Trong vònggói gốm nhiều lớp được làm nóng vi điện tửquy trình, độ phẳng của trục lăn, độ đồng đều nhiệt và khả năng tương thích với khí quyển là những thông số cần thiết quyết định tính toàn vẹn của gói cuối cùng và hiệu suất điện. Hệ thống hoạt động vừa là công cụ tạo hình vừa là phần tử cấu trúc có nhiệt độ-cao, đảm bảo độ chính xác về kích thước trong suốt các chu kỳ nhiệt khắc nghiệt.
Các vi mạch được bảo vệ tốt nhất trên thế giới cuối cùng được tạo ra trên một lớp bề mặt gốm hoàn toàn phẳng, trơ về mặt hóa học và được nung nóng mạnh, trong đó kỹ thuật nhiệt chính xác xác định độ tin cậy của các hệ thống điện tử tiên tiến.
