Λεπτομέρειες Blog

Στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, τα smartphones, τα tablet και τα smartwatches γίνονται όλο και λεπτότερα και ελαφρύτερα, αλλά όλο και πιο ισχυρά.Ένας βασικός παράγοντας που επιτρέπει αυτό το φαινόμενο είναι ο αραίωση των κυκλωμάτων, μια κρίσιμη διαδικασία στην κατασκευή ημιαγωγών που μειώνει το πάχος των κυκλωμάτων διατηρώντας παράλληλα τις επιδόσεις..

Γιατί οι λεπτές βάφλες;

Η πλάκα είναι το θεμελιώδες υπόστρωμα ενός τσιπ ημιαγωγών, συνήθως με πάχος αρκετών εκατοντάδων μικρομέτρων.

1. Ενεργοποίηση σχεδίων πολύ λεπτών συσκευασιών
   Οι λεπτότερες πλάκες επιτρέπουν στα τσιπ να χωρέσουν σε συμπαγές, ελαφρύ βάρος συσκευές, διατηρώντας παράλληλα τη μηχανική αξιοπιστία.

2. Η διευκόλυνση των 3D στοιβαγμένων IC
   Στις συσκευασίες 3D IC, οι αραιωμένες πλάκες μπορούν να στοιβάζονται κατακόρυφα, αυξάνοντας τη λειτουργική πυκνότητα και την ενσωμάτωση σε περιορισμένο χώρο.

3. Βελτίωση της θερμικής απόδοσης
   Οι λεπτότερες πλάκες μειώνουν τις διαδρομές αγωγής θερμότητας και αυξάνουν τις αναλογίες επιφάνειας προς όγκο, βοηθώντας στην αποδοτική διάχυση της θερμότητας και αποτρέποντας την τοπική υπερθέρμανση που μπορεί να υποβαθμίσει τις επιδόσεις της συσκευής.

Πόσο λεπτές μπορούν να γίνουν οι βάφλες;

Το ελάχιστο δυνατό πάχος εξαρτάται απόιδιότητες υλικούκαιμέγεθος πλάκας:

• Το μέγεθος έχει σημασία: Οι μεγαλύτερες πλάκες είναι μηχανικά πιο αδύναμες και πιο επιρρεπείς σε ρωγμές κατά την αραίωση.

• Υλικά ΘέματαΤα υλικά που είναι εύθραυστα, όπως το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN), το νιοβάτη του λιθίου (LN), το τανταλάτη του λιθίου (LT), το ζαφείρι και τα κεραμικά, παρουσιάζουν διαφορετικές μηχανικές αντοχές.όπως το GaAs, GaN, LN και LT, είναι πιο δύσκολο να αραιωθούν και έχουν υψηλότερα όρια ελάχιστου πάχους.

Για παράδειγμα, η διαδικασία TAIKO της Disco μπορεί να αραιώσει ένα 12 ιντσώνπλακίδια πυριτίουσε περίπου 50 μm, περίπου το πάχος ενός φύλλου χαρτιού.

Τέσσερις κύριες τεχνικές αραίωσης κυψελών

Η αραίωση των κυψελών επιτυγχάνεται συνήθως μέσω τεσσάρων μεθόδων, η καθεμία από τις οποίες έχει μοναδικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς:

1Μηχανική άλεση

Το υλικό απομακρύνεται φυσικά με έναν υψηλής ταχύτητας διαμαντένιο συσσωρευτικό τροχό.

• Πλεονεκτήματα: Γρήγορη αφαίρεση υλικού, κατάλληλη για αραίωση χύδην.

• Περιορισμοί: Μπορεί να προκαλέσει μικροσκλήρυνση και άγχος στην επιφάνεια· μπορεί να απαιτηθεί μεταπεξεργασία για τη βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας.

2Χημική Μηχανική Λούξευση (CMP)

Συνδυάζει χημική μαλακτοποίηση με μηχανική συσκότιση για την αφαίρεση υλικού, επιτυγχάνοντας υψηλή επίπεδη επιφάνεια.

• Πλεονεκτήματα: Εξαιρετικά ομαλή, επίπεδη επιφάνεια, κατάλληλη για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας.

• ΠεριορισμοίΑύξηση του κόστους και σύνθετος έλεγχος διαδικασιών.

3Βρεγμένη χημική χαρακτική

Οι υγρές χημικές ουσίες διαλύουν το υλικό από την επιφάνεια της πλάκας.

• Πλεονεκτήματα: Απλός εξοπλισμός, χαμηλό κόστος, εύκολη λειτουργία.

• Περιορισμοί: Η κακή ομοιόμορφη εικόνα, η οποία καθιστά δύσκολο να ελέγχεται με ακρίβεια το πάχος, μπορεί να οδηγήσει σε τραχιά επιφάνειες.

4. Ξηρή χαρακτική πλάσματος

Τα αντιδραστικά είδη από το πλάσμα αφαιρούν χημικά υλικό από την επιφάνεια της πλάκας.

• Πλεονεκτήματα: Επιτρέπει ακριβή, τοπική αραίωση και κατασκευή σύνθετης δομής.

• Περιορισμοί: Δύσκολος εξοπλισμός, περίπλοκη διαδικασία, υψηλότερη τραχύτητα της επιφάνειας.

Κύριες Προκλήσεις στο Τρίψιμο

Η αραίωση των πλακιδίων δεν είναι μόνο “κατασκευή λεπτών πλακιδίων” απαιτεί ακριβή μηχανική για την αποφυγή ελαττωμάτων:

1. Ομοιότητα πάχους
   Το σταθερό πάχος της πλάκας είναι κρίσιμο για τη διασφάλιση ομοιόμορφης απόδοσης της συσκευής σε όλη τη πλάκα.

2. Ποιότητα της επιφάνειας
   Η απώλεια μπορεί να προκαλέσει μικροσκέπασματα, σωματίδια ή υπερβολική τραχύτητα της επιφάνειας, επηρεάζοντας την απόδοση και την αξιοπιστία.

3. Διαχείριση του στρες
   Οι μηχανικές και θερμικές πιέσεις που εισάγονται κατά τη διάρκεια του αραιώματος μπορούν να οδηγήσουν σε στρέβλωση, παραμόρφωση ή εσωτερικά ελαττώματα των κυψελών.

Συμπεράσματα

Η αραίωση κυψελών είναι ένας ακρογωνιαίος λίθος της σύγχρονης συσκευασίας ημιαγωγών και της τεχνολογίας 3D IC. Επιτρέπει ελαφρύτερα, λεπτότερα τσιπ, βελτιώνοντας παράλληλα τη λειτουργική πυκνότητα και τη θερμική διαχείριση.Η γνώση των τεχνικών αραιώσεως είναι απαραίτητη για την προώθηση υψηλών επιδόσεων, υπερυχνές ηλεκτρονικές συσκευές.