Θερμική διαστολή-Αντίστοιχα κράματα για συσκευασία τσιπ: Kovar (4J29) & κράμα 42 (4J42)

Στη συσκευασία μικροηλεκτρονικής, οπτοηλεκτρονικής και ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC), τα τσιπ (όπως το πυρίτιο ή το GaAs) παράγουν θερμότητα κατά τη λειτουργία. Οι δομές συσκευασίας συνήθως ενσωματώνουν μια ποικιλία υλικών-συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του τσιπ, κεραμικών, γυαλιού και μετάλλων-και οι διαφορές στη θερμική διαστολή μεταξύ αυτών των υλικών μπορούν να προκαλέσουν θερμική καταπόνηση τόσο κατά τη διαδικασία συσκευασίας όσο και κατά την πραγματική χρήση. Εάν η αναντιστοιχία μεταξύ του συντελεστή θερμικής διαστολής του υλικού συσκευασίας (CTE) και του συντελεστή του τσιπ είναι υπερβολική, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρό ράγισμα θερμικής καταπόνησης, αστοχία της άρθρωσης συγκόλλησης ή απώλεια ερμητικότητας.

 

Προσφέρουμε-κράματα ακριβείας υψηλής καθαρότητας-συγκεκριμένα Kovar (4J29) και Alloy 42 (4J42)-βελτιστοποιημένα για συσκευασία και δοκιμή τσιπ και χρησιμοποιούνται ευρέως σε σύγχρονες συσκευασίες ημιαγωγών:

 

 

Κατά τη διαδικασία συσκευασίας με τσιπ, τα μεταλλικά εξαρτήματα πρέπει να ενώνονται με γυαλί, κεραμικά ή άλλα υλικά συσκευασίας. Η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει διακυμάνσεις θερμοκρασίας-όπως θέρμανση και ψύξη-αλλά οι συντελεστές θερμικής διαστολής (CTE) αυτών των διαφορετικών υλικών ποικίλλουν.

 

Εάν η διαφορά στη θερμική διαστολή μεταξύ των υλικών είναι υπερβολική, οι αλλαγές θερμοκρασίας μπορούν να δημιουργήσουν σημαντική διεπιφανειακή τάση. Επιπλέον, ο μακροχρόνιος θερμικός κύκλος-μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την αξιοπιστία της δομής της συσκευασίας.

 

Η κύρια λειτουργία του Kovar και του κράματος 42 είναι να χρησιμοποιεί τους χαμηλούς συντελεστές θερμικής διαστολής τους για την επίτευξη καλύτερης αντιστοίχισης διαστολής μεταξύ των μεταλλικών υλικών συσκευασίας και των υλικών όπως το γυαλί ή τα κεραμικά μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας.

 

Επομένως, στο πλαίσιο της υψηλής{0}αξιοπιστίας ηλεκτρονικής συσκευασίας, η χρήση κραμάτων χαμηλής{{1}διαστολής δεν αποσκοπεί απλώς στη βελτίωση της αντοχής του υλικού, αλλά μάλλον στον έλεγχο της θερμικής καταπόνησης και των αλλαγών διαστάσεων στη δομή της συσκευασίας.

 

 

 

Κράμα Kovar: Ένα μείγμα ακριβείας νικελίου και κοβαλτίου
Το κράμα Kovar περιέχει συνήθως 28,5–29,5% νικέλιο, 16,8–17,8% κοβάλτιο και το υπόλοιπο σίδηρο. Αυτή η σύνθεση δεν είναι αυθαίρετη: η περιεκτικότητα σε νικέλιο καθορίζει τη θερμοκρασία Curie του κράματος και το σημείο καμπής της καμπύλης διαστολής του, ενώ το κοβάλτιο προσαρμόζει τον συντελεστή θερμικής διαστολής (CTE) ώστε να ταιριάζει με τα σκληρά βοριοπυριτικά γυαλιά. Το κοβάλτιο αυξάνει επίσης τη θερμοκρασία Curie, επιτρέποντας στο κράμα να διατηρήσει τα χαμηλά{{6} χαρακτηριστικά διαστολής του σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

 

Ο έλεγχος της ακαθαρσίας είναι εξίσου κρίσιμος. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα πρέπει να διατηρείται κάτω του 0,03% για να αποφευχθεί ο σχηματισμός καρβιδίου που θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο την απόδοση στεγανοποίησης. Τα επίπεδα στοιχείων όπως το μαγγάνιο και το πυρίτιο ρυθμίζονται επίσης αυστηρά. Αυτός ο ακριβής έλεγχος σύνθεσης είναι το θεμέλιο που επιτρέπει στο Kovar να επιτύχει ιδιότητες "προσαρμοσμένης επέκτασης".

 

Alloy 42: Ένα απλό αλλά εξαιρετικό δυαδικό σύστημα
Το κράμα 42 αποτελείται από 42% νικέλιο και ισορροπία σιδήρου, χωρίς περιεκτικότητα σε κοβάλτιο. Η περιεκτικότητα σε νικέλιο 42% σταθεροποιεί τον συντελεστή θερμικής διαστολής σε 4,0–5,0 × 10-6/βαθμός εντός του εύρους 20–300 μοιρών, εξασφαλίζοντας καλή αντιστοιχία με μαλακό γυαλί και πυρίτιο. Έχει θερμοκρασία Curie περίπου 330–360 μοιρών και αντοχή εφελκυσμού περίπου 450–550 MPa σε κατάσταση ανόπτησης. Η καλή ολκιμότητα του το καθιστά κατάλληλο για διεργασίες ψυχρής σφράγισης και χάραξης.

 

Αν και το κράμα 42 έχει απλή σύνθεση, ο ακριβής έλεγχος της περιεκτικότητας σε νικέλιο παραμένει ζωτικής σημασίας. Μια απόκλιση μόλις 1% στην περιεκτικότητα σε νικέλιο μπορεί να αλλάξει τον συντελεστή θερμικής διαστολής κατά 0,3–0,5 × 10-6/βαθμός -μια μετατόπιση αρκετά σημαντική ώστε να επηρεάσει την αξιοπιστία της σφράγισης.

 

 

 

 

Σενάρια που ευνοούν το κράμα Kovar:

• Εφαρμογές που απαιτούν στεγανοποιήσεις υψηλής{0}ερμητικότητας με βοριοπυριτικό σκληρό γυαλί ή κεραμικά αλουμίνας
• Συσκευές οπτικής επικοινωνίας, αισθητήρες MEMS, εξαρτήματα μικροκυμάτων και ηλεκτρονικές συσκευές κενού
• Εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία σφράγισης και ωριμότητα διεργασίας, όπου η ευαισθησία κόστους είναι σχετικά χαμηλή

 

Σενάρια που ευνοούν το κράμα 42:

• Εφαρμογές συσκευασίας που περιλαμβάνουν σφραγίδες με μαλακό γυαλί
• Χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα πλαισίου μολύβδου, ιδιαίτερα για-τσιπ μεγάλου σχήματος ή εφαρμογές που απαιτούν χαμηλούς-περιορισμούς επέκτασης
• Εφαρμογές συσκευασίας{0}}ευαίσθητες στο κόστος που δεν απαιτούν ταίριασμα με σκληρό γυαλί
• Εφαρμογές που απαιτούν ακριβή έλεγχο της θερμικής διαστολής, όπως διμεταλλικές ταινίες για θερμοστάτες

 

Συνοπτική σύσταση: Το Kovar είναι μια ώριμη και αξιόπιστη επιλογή για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ερμητικότητα και συμβατότητα με σκληρό γυαλί. Το Alloy 42 προσφέρει ανώτερη-αποτελεσματικότητα κόστους για κουφώματα μολύβδου ή εφαρμογές σφράγισης μαλακών{{2}υαλιών όπου το κόστος είναι πρωταρχικό μέλημα. Και τα δύο υλικά καταλαμβάνουν απαραίτητες θέσεις μέσα στο οικοσύστημα συσκευασίας ημιαγωγών.

 

Ομάδα Λορκ

Τμήμα Λειτουργιών Μάρκετινγκ

E-mail:claire@lorkgroup.com
WhatsApp:+86 19937075488