Í nákvæmu og flóknu framleiðsluferli hálfleiðara á umbúðum fyrir skífur er hitastreita eins og „eyðileggjandi“ falinn í myrkrinu og ógnar stöðugt gæðum umbúða og afköstum örgjörvans. Frá mismun á hitaþenslustuðlum milli örgjörva og umbúðaefna til mikilla hitabreytinga meðan á umbúðaferlinu stendur, eru myndunarleiðir hitastreitu fjölbreyttar, en allar benda þær til þess að þær dragi úr afköstum og hafi áhrif á langtímaáreiðanleika örgjörvans. Granítgrunnurinn, með einstökum efniseiginleikum sínum, er hljóðlega að verða öflugur „aðstoðarmaður“ við að takast á við vandamál hitastreitu.
Vandamálið varðandi hitauppstreymi í umbúðum á skífum
Umbúðir fyrir flísar fela í sér samvinnu fjölmargra efna. Flísar eru yfirleitt úr hálfleiðaraefnum eins og sílikoni, en umbúðaefni eins og plastumbúðaefni og undirlag eru mismunandi að gæðum. Þegar hitastig breytist við umbúðaferli er mjög mismunandi hvað varðar varmaþenslu og samdrátt vegna verulegs munar á varmaþenslustuðlinum (CTE). Til dæmis er varmaþenslustuðull kísillflísa um það bil 2,6 × 10⁻⁶/℃, en varmaþenslustuðull algengra epoxy-plastefnismótunarefna er allt að 15-20 × 10⁻⁶/℃. Þetta mikla bil veldur því að rýrnunarstig flísarinnar og umbúðaefnisins er ósamstillt á kælingarstigi eftir umbúðir, sem myndar mikla varmaspennu á milli þeirra tveggja. Undir stöðugri áhrifum varmaspennu getur flísin afmyndast og afmyndast. Í alvarlegum tilfellum getur það jafnvel valdið banvænum göllum eins og sprungum í flís, brotum í lóðtengingum og skemmdum á milliviðmótum, sem leiðir til skemmda á rafmagnsafköstum flísarinnar og verulega styttingar á endingartíma hennar. Samkvæmt tölfræði í greininni getur gallatíðni í umbúðum úr skífum vegna hitastreitu verið allt að 10% til 15%, sem verður lykilþáttur sem takmarkar skilvirka og hágæða þróun hálfleiðaraiðnaðarins.
Einkennandi kostir granítgrunna
Lágur varmaþenslustuðull: Granít er aðallega samsett úr steinefnum eins og kvarsi og feldspat, og varmaþenslustuðullinn er afar lágur, almennt á bilinu 0,6 til 5 × 10⁻⁶/℃, sem er nær því sem er hjá kísilflögum. Þessi eiginleiki gerir það að verkum að við notkun á umbúðabúnaði fyrir skífur, jafnvel við hitastigssveiflur, minnkar munurinn á varmaþenslu milli granítgrunnsins og flögunnar og umbúðaefnisins verulega. Til dæmis, þegar hitastigið breytist um 10℃, getur stærðarbreytingin á umbúðapallinum sem byggður er á granítgrunninum minnkað um meira en 80% samanborið við hefðbundinn málmgrunn, sem dregur verulega úr varmaálagi sem stafar af ósamstilltri varmaþenslu og samdrætti og veitir stöðugra stuðningsumhverfi fyrir skífuna.
Framúrskarandi hitastöðugleiki: Granít hefur framúrskarandi hitastöðugleika. Innri uppbygging þess er þétt og kristallarnir eru nátengdir með jónískum og samgildum tengjum, sem gerir kleift að leiða varma hægt innan þess. Þegar umbúðabúnaðurinn gengst undir flóknar hitahringrásir getur granítgrunnurinn á áhrifaríkan hátt dregið úr áhrifum hitabreytinga á sjálfan sig og viðhaldið stöðugu hitastigi. Viðeigandi tilraunir sýna að við algengar hitabreytingarhraða umbúðabúnaðar (eins og ±5 ℃ á mínútu) er hægt að stjórna fráviki yfirborðshita granítgrunnsins innan ±0,1 ℃, sem kemur í veg fyrir fyrirbærið hitaspennu sem stafar af staðbundnum hitamismun, tryggir að skífan sé í einsleitu og stöðugu hitaumhverfi í gegnum allt umbúðaferlið og dregur úr uppsprettu hitaspennu.
Mikil stífleiki og titringsdeyfing: Við notkun á umbúðabúnaði fyrir skífur mynda vélrænir hreyfanlegir hlutar inni í honum titring. Ef þessir titringar berast á skífuna auka þeir skemmdir sem verða vegna hitastreitu á skífunni. Granítgrunnur hefur mikla stífleika og meiri hörku en margra málmefna, sem getur á áhrifaríkan hátt staðist truflanir frá utanaðkomandi titringi. Á sama tíma veitir einstök innri uppbygging þess framúrskarandi titringsdeyfingargetu og gerir því kleift að dreifa titringsorku hratt. Rannsóknargögn sýna að granítgrunnur getur dregið úr hátíðni titringi (100-1000Hz) sem myndast við notkun umbúðabúnaðar um 60% til 80%, sem dregur verulega úr tengingaráhrifum titrings og hitastreitu og tryggir enn frekar mikla nákvæmni og áreiðanleika umbúða skífna.
Hagnýt áhrif
Í framleiðslulínu fyrir umbúðir fyrir skífur hjá þekktum hálfleiðaraframleiðslufyrirtæki hefur verið náð mikilli velgengni eftir að umbúðabúnaður með granítgrunni var kynntur til sögunnar. Samkvæmt greiningu á skoðunargögnum 10.000 skífum eftir umbúðir, áður en granítgrunnur var notaður, var gallatíðni skífunnar sem aflagðist vegna hitaspennu 12%. Hins vegar, eftir að skipt var yfir í granítgrunn, lækkaði gallatíðnin hratt niður í 3% og afköstin batnuðu verulega. Ennfremur hafa langtímaáreiðanleikaprófanir sýnt að eftir 1.000 lotur við hátt hitastig (125℃) og lágt hitastig (-55℃) hefur fjöldi lóðsamskeytabilana í flísinni sem byggir á granítgrunnpakkningunni minnkað um 70% samanborið við hefðbundna grunnpakkningu og afköst flísarinnar hafa batnað verulega.
Þar sem tækni hálfleiðara heldur áfram að þróast í átt að meiri nákvæmni og minni stærð, eru kröfur um hitastýringu í umbúðum úr skífum sífellt strangari. Granítgrunnar, með víðtækum kostum sínum í lágum hitastuðul, hitastöðugleika og titringslækkun, hafa orðið lykilvalkostir til að bæta gæði umbúða úr skífum og draga úr áhrifum hitaspennu. Þeir gegna sífellt mikilvægara hlutverki í að tryggja sjálfbæra þróun hálfleiðaraiðnaðarins.
Birtingartími: 15. maí 2025