वेफर पॅकेजिंग उपकरणांसाठी ग्रॅनाइट बेस थर्मल स्ट्रेस दूर करू शकतो का?

वेफर पॅकेजिंगच्या अचूक आणि गुंतागुंतीच्या सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियेत, थर्मल स्ट्रेस हा अंधारात लपलेल्या "विनाशक" सारखा असतो, जो पॅकेजिंगच्या गुणवत्तेला आणि चिप्सच्या कामगिरीला सतत धोका निर्माण करतो. चिप्स आणि पॅकेजिंग मटेरियलमधील थर्मल एक्सपेंशन गुणांकांमधील फरकापासून ते पॅकेजिंग प्रक्रियेदरम्यान तापमानात तीव्र बदल होण्यापर्यंत, थर्मल स्ट्रेसचे निर्मिती मार्ग वैविध्यपूर्ण आहेत, परंतु ते सर्व उत्पादन दर कमी करण्याच्या आणि चिप्सच्या दीर्घकालीन विश्वासार्हतेवर परिणाम करण्याच्या परिणामाकडे निर्देश करतात. ग्रॅनाइट बेस, त्याच्या अद्वितीय भौतिक गुणधर्मांसह, थर्मल स्ट्रेसच्या समस्येला तोंड देण्यासाठी शांतपणे एक शक्तिशाली "सहाय्यक" बनत आहे.
वेफर पॅकेजिंगमधील थर्मल स्ट्रेसची दुविधा
वेफर पॅकेजिंगमध्ये असंख्य साहित्यांचे सहयोगी कार्य समाविष्ट असते. चिप्स सामान्यतः सिलिकॉनसारख्या अर्धवाहक पदार्थांपासून बनलेले असतात, तर प्लास्टिक पॅकेजिंग साहित्य आणि सब्सट्रेट्ससारख्या पॅकेजिंग साहित्याची गुणवत्ता वेगवेगळी असते. पॅकेजिंग प्रक्रियेदरम्यान तापमान बदलते तेव्हा, थर्मल विस्तार गुणांक (CTE) मध्ये लक्षणीय फरक असल्यामुळे वेगवेगळ्या पदार्थांमध्ये थर्मल विस्तार आणि आकुंचनाच्या प्रमाणात मोठ्या प्रमाणात फरक असतो. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन चिप्सच्या थर्मल विस्ताराचा गुणांक अंदाजे 2.6×10⁻⁶/℃ असतो, तर सामान्य इपॉक्सी रेझिन मोल्डिंग साहित्याच्या थर्मल विस्ताराचा गुणांक 15-20 ×10⁻⁶/℃ इतका जास्त असतो. या मोठ्या अंतरामुळे पॅकेजिंगनंतर थंड होण्याच्या अवस्थेत चिप आणि पॅकेजिंग साहित्याची संकोचन डिग्री असिंक्रोनस होते, ज्यामुळे दोघांमधील इंटरफेसवर एक मजबूत थर्मल ताण निर्माण होतो. थर्मल ताणाच्या सततच्या प्रभावाखाली, वेफर विकृत होऊ शकतो आणि विकृत होऊ शकतो. गंभीर प्रकरणांमध्ये, ते चिप क्रॅक, सोल्डर जॉइंट फ्रॅक्चर आणि इंटरफेस डिलेमिनेशन सारखे घातक दोष देखील निर्माण करू शकते, ज्यामुळे चिपच्या विद्युत कार्यक्षमतेला नुकसान होते आणि त्याच्या सेवा आयुष्यात लक्षणीय घट होते. उद्योग आकडेवारीनुसार, थर्मल स्ट्रेसच्या समस्यांमुळे वेफर पॅकेजिंगचा सदोष दर १०% ते १५% पर्यंत असू शकतो, जो सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या कार्यक्षम आणि उच्च-गुणवत्तेच्या विकासाला प्रतिबंधित करणारा एक महत्त्वाचा घटक बनतो.

ग्रॅनाइट बेसचे वैशिष्ट्यपूर्ण फायदे
कमी थर्मल एक्सपान्शन गुणांक: ग्रॅनाइटमध्ये प्रामुख्याने क्वार्ट्ज आणि फेल्डस्पार सारख्या खनिज क्रिस्टल्स असतात आणि त्याचा थर्मल एक्सपान्शन गुणांक अत्यंत कमी असतो, साधारणपणे ०.६ ते ५×१०⁻⁶/℃ पर्यंत असतो, जो सिलिकॉन चिप्सच्या जवळ असतो. हे वैशिष्ट्य वेफर पॅकेजिंग उपकरणांच्या ऑपरेशन दरम्यान, तापमानात चढउतार असतानाही, ग्रॅनाइट बेस आणि चिप आणि पॅकेजिंग सामग्रीमधील थर्मल एक्सपान्शनमधील फरक लक्षणीयरीत्या कमी करण्यास सक्षम करते. उदाहरणार्थ, जेव्हा तापमान १०℃ ने बदलते, तेव्हा ग्रॅनाइट बेसवर बांधलेल्या पॅकेजिंग प्लॅटफॉर्मचा आकार पारंपारिक धातूच्या बेसच्या तुलनेत ८०% पेक्षा जास्त कमी केला जाऊ शकतो, जो असिंक्रोनस थर्मल एक्सपान्शन आणि आकुंचनमुळे होणारा थर्मल ताण मोठ्या प्रमाणात कमी करतो आणि वेफरसाठी अधिक स्थिर समर्थन वातावरण प्रदान करतो.
उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता: ग्रॅनाइटमध्ये उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता आहे. त्याची अंतर्गत रचना दाट आहे आणि क्रिस्टल्स आयनिक आणि सहसंयोजक बंधांद्वारे जवळून जोडलेले आहेत, ज्यामुळे आत उष्णता वाहकता मंदावते. जेव्हा पॅकेजिंग उपकरणे जटिल तापमान चक्रातून जातात तेव्हा ग्रॅनाइट बेस स्वतःवरील तापमान बदलांचा प्रभाव प्रभावीपणे दाबू शकतो आणि स्थिर तापमान क्षेत्र राखू शकतो. संबंधित प्रयोगांवरून असे दिसून येते की पॅकेजिंग उपकरणांच्या सामान्य तापमान बदल दराअंतर्गत (जसे की ±5℃ प्रति मिनिट), ग्रॅनाइट बेसचे पृष्ठभाग तापमान एकरूपता विचलन ±0.1℃ च्या आत नियंत्रित केले जाऊ शकते, स्थानिक तापमान फरकांमुळे होणारे थर्मल ताण एकाग्रतेचे दुष्परिणाम टाळता येतात, वेफर संपूर्ण पॅकेजिंग प्रक्रियेत एकसमान आणि स्थिर थर्मल वातावरणात असल्याची खात्री करून आणि थर्मल ताण निर्मितीचे स्रोत कमी करते.
उच्च कडकपणा आणि कंपन डॅम्पिंग: वेफर पॅकेजिंग उपकरणांच्या ऑपरेशन दरम्यान, आतील यांत्रिक हालचाल करणारे भाग (जसे की मोटर्स, ट्रान्समिशन डिव्हाइसेस इ.) कंपन निर्माण करतील. जर ही कंपने वेफरमध्ये प्रसारित केली गेली तर ते वेफरला थर्मल स्ट्रेसमुळे होणारे नुकसान तीव्र करतील. ग्रॅनाइट बेसमध्ये उच्च कडकपणा आणि अनेक धातूच्या पदार्थांपेक्षा जास्त कडकपणा असतो, जो बाह्य कंपनांच्या हस्तक्षेपाचा प्रभावीपणे प्रतिकार करू शकतो. दरम्यान, त्याची अद्वितीय अंतर्गत रचना त्याला उत्कृष्ट कंपन डॅम्पिंग कामगिरी प्रदान करते आणि कंपन ऊर्जा जलद नष्ट करण्यास सक्षम करते. संशोधन डेटा दर्शवितो की ग्रॅनाइट बेस पॅकेजिंग उपकरणांच्या ऑपरेशनद्वारे निर्माण होणारे उच्च-फ्रिक्वेन्सी कंपन (१००-१००० हर्ट्झ) ६०% ते ८०% कमी करू शकतो, कंपन आणि थर्मल स्ट्रेसचा कपलिंग प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमी करतो आणि वेफर पॅकेजिंगची उच्च अचूकता आणि उच्च विश्वासार्हता सुनिश्चित करतो.
व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रभाव
एका सुप्रसिद्ध सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग एंटरप्राइझच्या वेफर पॅकेजिंग उत्पादन लाइनमध्ये, ग्रॅनाइट बेससह पॅकेजिंग उपकरणे सादर केल्यानंतर, उल्लेखनीय कामगिरी झाली आहे. पॅकेजिंगनंतर १०,००० वेफर्सच्या तपासणी डेटाच्या विश्लेषणावर आधारित, ग्रॅनाइट बेस स्वीकारण्यापूर्वी, थर्मल स्ट्रेसमुळे वेफर वॉर्पिंगचा दोष दर १२% होता. तथापि, ग्रॅनाइट बेसवर स्विच केल्यानंतर, दोष दर झपाट्याने ३% च्या आत घसरला आणि उत्पन्न दरात लक्षणीय सुधारणा झाली. शिवाय, दीर्घकालीन विश्वासार्हता चाचण्यांमधून असे दिसून आले आहे की उच्च तापमान (१२५℃) आणि कमी तापमान (-५५℃) च्या १,००० चक्रांनंतर, ग्रॅनाइट बेस पॅकेजवर आधारित चिपच्या सोल्डर जॉइंट फेल्युअर्सची संख्या पारंपारिक बेस पॅकेजच्या तुलनेत ७०% ने कमी झाली आहे आणि चिपची कार्यक्षमता स्थिरता मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहे.

सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञान अधिक अचूकता आणि लहान आकाराकडे प्रगती करत असताना, वेफर पॅकेजिंगमध्ये थर्मल स्ट्रेस कंट्रोलच्या आवश्यकता अधिकाधिक कठोर होत आहेत. कमी थर्मल एक्सपेंशन गुणांक, थर्मल स्थिरता आणि कंपन कमी करण्याच्या त्यांच्या व्यापक फायद्यांसह, ग्रॅनाइट बेस वेफर पॅकेजिंगची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी आणि थर्मल स्ट्रेसचा प्रभाव कमी करण्यासाठी एक प्रमुख पर्याय बनले आहेत. ते सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या शाश्वत विकासाची खात्री करण्यात वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाची भूमिका बजावत आहेत.