Dalam proses pembuatan semikonduktor yang tepat dan kompleks pembungkusan wafer, tekanan haba adalah seperti "pemusnah" yang tersembunyi dalam gelap, sentiasa mengancam kualiti pembungkusan dan prestasi cip. Daripada perbezaan pekali pengembangan haba antara cip dan bahan pembungkusan kepada perubahan suhu yang drastik semasa proses pembungkusan, laluan penjanaan tekanan haba adalah pelbagai, tetapi semuanya menunjukkan hasil pengurangan kadar hasil dan menjejaskan kebolehpercayaan jangka panjang cip. Asas granit, dengan sifat bahannya yang unik, secara senyap-senyap menjadi "pembantu" yang berkuasa dalam menangani masalah tekanan haba.
Dilema tegasan haba dalam pembungkusan wafer
Pembungkusan wafer melibatkan kerja kerjasama pelbagai bahan. Cip biasanya terdiri daripada bahan semikonduktor seperti silikon, manakala bahan pembungkusan seperti bahan pembungkus plastik dan substrat berbeza dari segi kualiti. Apabila suhu berubah semasa proses pembungkusan, bahan yang berbeza sangat berbeza dalam tahap pengembangan dan pengecutan haba disebabkan oleh perbezaan ketara dalam pekali pengembangan haba (CTE). Sebagai contoh, pekali pengembangan haba cip silikon adalah lebih kurang 2.6×10⁻⁶/℃, manakala pekali pengembangan haba bahan acuan resin epoksi biasa adalah setinggi 15-20 ×10⁻⁶/℃. Jurang yang besar ini menyebabkan tahap pengecutan cip dan bahan pembungkusan menjadi tidak segerak semasa peringkat penyejukan selepas pembungkusan, menghasilkan tegasan haba yang kuat pada antara muka antara kedua-duanya. Di bawah kesan tegasan haba yang berterusan, wafer mungkin meleding dan berubah bentuk. Dalam kes yang teruk, ia juga boleh menyebabkan kecacatan maut seperti keretakan cip, keretakan sendi pateri dan penembusan antara muka, mengakibatkan kerosakan pada prestasi elektrik cip dan pengurangan ketara dalam hayat perkhidmatannya. Menurut statistik industri, kadar kecacatan pembungkusan wafer yang disebabkan oleh isu tekanan haba boleh setinggi 10% hingga 15%, menjadi faktor utama yang menyekat pembangunan industri semikonduktor yang cekap dan berkualiti tinggi.
Kelebihan ciri asas granit
Pekali pengembangan haba yang rendah: Granit terutamanya terdiri daripada kristal mineral seperti kuarza dan feldspar, dan pekali pengembangan habanya sangat rendah, secara amnya antara 0.6 hingga 5×10⁻⁶/℃, yang lebih hampir dengan cip silikon. Ciri ini membolehkan semasa operasi peralatan pembungkus wafer, walaupun apabila menghadapi turun naik suhu, perbezaan dalam pengembangan haba antara asas granit dan cip dan bahan pembungkusan berkurangan dengan ketara. Sebagai contoh, apabila suhu berubah sebanyak 10 ℃, variasi saiz platform pembungkusan yang dibina di atas dasar granit boleh dikurangkan lebih daripada 80% berbanding dengan asas logam tradisional, yang dapat mengurangkan tegasan haba yang disebabkan oleh pengembangan dan pengecutan haba tak segerak, dan menyediakan persekitaran sokongan yang lebih stabil untuk wafer.
Kestabilan haba yang sangat baik: Granit mempunyai kestabilan haba yang luar biasa. Struktur dalamannya padat, dan kristal terikat rapat melalui ikatan ionik dan kovalen, membolehkan pengaliran haba perlahan di dalamnya. Apabila peralatan pembungkusan mengalami kitaran suhu yang kompleks, asas granit boleh secara berkesan menyekat pengaruh perubahan suhu pada dirinya sendiri dan mengekalkan medan suhu yang stabil. Eksperimen yang berkaitan menunjukkan bahawa di bawah kadar perubahan suhu biasa peralatan pembungkusan (seperti ± 5 ℃ seminit), sisihan keseragaman suhu permukaan asas granit boleh dikawal dalam ± 0.1 ℃, mengelakkan fenomena kepekatan tegasan haba yang disebabkan oleh perbezaan suhu tempatan, memastikan wafer berada dalam persekitaran terma yang seragam dan stabil sepanjang proses pembungkusan, dan mengurangkan sumber tekanan terma.
Ketegaran tinggi dan redaman getaran: Semasa pengendalian peralatan pembungkusan wafer, bahagian mekanikal yang bergerak di dalam (seperti motor, peranti penghantaran, dll.) akan menghasilkan getaran. Jika getaran ini dihantar ke wafer, ia akan meningkatkan kerosakan yang disebabkan oleh tekanan haba kepada wafer. Asas granit mempunyai ketegaran yang tinggi dan kekerasan yang lebih tinggi daripada kebanyakan bahan logam, yang boleh menahan gangguan getaran luaran dengan berkesan. Sementara itu, struktur dalamannya yang unik memberikannya prestasi redaman getaran yang sangat baik dan membolehkannya menghilangkan tenaga getaran dengan cepat. Data penyelidikan menunjukkan bahawa asas granit boleh mengurangkan getaran frekuensi tinggi (100-1000Hz) yang dihasilkan oleh pengendalian peralatan pembungkusan sebanyak 60% hingga 80%, dengan ketara mengurangkan kesan gandingan getaran dan tekanan haba, dan seterusnya memastikan ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan tinggi pembungkusan wafer.
Kesan aplikasi praktikal
Dalam barisan pengeluaran pembungkusan wafer syarikat pembuatan semikonduktor yang terkenal, selepas memperkenalkan peralatan pembungkusan dengan asas granit, pencapaian yang luar biasa telah dibuat. Berdasarkan analisis data pemeriksaan 10,000 wafer selepas pembungkusan, sebelum menggunakan asas granit, kadar kecacatan ledingan wafer yang disebabkan oleh tegasan haba ialah 12%. Walau bagaimanapun, selepas bertukar kepada asas granit, kadar kecacatan menurun secara mendadak kepada dalam 3%, dan kadar hasil meningkat dengan ketara. Tambahan pula, ujian kebolehpercayaan jangka panjang telah menunjukkan bahawa selepas 1,000 kitaran suhu tinggi (125 ℃) dan suhu rendah (-55 ℃), bilangan kegagalan sambungan pateri cip berdasarkan pakej asas granit telah dikurangkan sebanyak 70% berbanding dengan pakej asas tradisional, dan kestabilan prestasi cip telah bertambah baik.
Memandangkan teknologi semikonduktor terus maju ke arah ketepatan yang lebih tinggi dan saiz yang lebih kecil, keperluan untuk kawalan tegasan haba dalam pembungkusan wafer menjadi semakin ketat. Asas granit, dengan kelebihan komprehensif mereka dalam pekali pengembangan haba yang rendah, kestabilan haba dan pengurangan getaran, telah menjadi pilihan utama untuk meningkatkan kualiti pembungkusan wafer dan mengurangkan kesan tekanan haba. Mereka memainkan peranan yang semakin penting dalam memastikan pembangunan mampan industri semikonduktor.
Masa siaran: Mei-15-2025