GTMS/CTMS-i spetsiaalsete grafiidikinnituste kohandamine: mikroaugu sügavtöötluslahendus

GTMS-i spetsiaalsed grafiitkinnitused murravad läbi mikronitöötluse: kohandatud lahendus 1500 mikroaugu jaoks, mis on täpselt paigutatud 0,01 ㎡

GTMS/CTMS kõrgtemperatuurse paagutamisprotsessi ajal mikroelektroonika pakendites peavad spetsiaalsed grafiitkinnitused ühendama mikronitaseme sobivuse kõrge soojustakistuse ja stabiilsusega. Et lahendada servade lõhkumise, tööriistade ülikiire kulumise ja väikeste alade ülikõrge tihedusega mikroaukude kumulatiivse taluvuse väljakutseid, kulutas VeTek 10 kuud, et murda läbi peaaegu 10 000 mikroaugu pideva sügavtöötluse kitsaskoha materjali kohandamise, lõikekinemaatiliste rekonstruktsioonide ja reaalse ühekordse konstruktsiooni mitmekordse ülevaatuse abil.

1. Põhiandmete hetktõmmis ja toimivuse võrdlus

Joonis 1 – GTMS/CTMS spetsiaalne grafiidist kinnitusplaat ja mikroauku töötlemise konstruktsioonikomponendid

GTMS-i hermeetilise pakendamise protsessis määravad grafiidist kinnitusplaatide aukude konsistents ja termilise deformatsioonikindlus otseselt pakendi hermeetilisuse ja valmistoote saagise. Peamisi protsessi- ja tulemusnäitajaid enne ja pärast VeTeki meeskonna tehnilist läbimurret võrreldakse järgmiselt:

2. Kliendi taust ja GTMS/CTMS hermeetilise pakendamise rakendusstsenaariumid

Selle koostöö kliendiks on kõrge töökindlusega anduritele ja mikroelektroonika pakendikomponentidele spetsialiseerunud teadus- ja arendustegevuse ning tootmisettevõte. Selle põhilised tootmisliinid kasutavad laialdaselt GTMS/CTMS (klaasist/keraamilisest metallist tihendist) paagutamisprotsesse. Kõrgtemperatuurilistes tihendusahjudes toimivad spetsiaalsed grafiidist kinnitusdetailid ülitäpsete kandevormidena, mis vastutavad sadade kuni tuhandete peente metalltihvtide (nt Kovari sulamist) ja klaasist eelvormide täpse positsioneerimise ja hoidmise eest. Kuna selle projekti puhul on ühe grafiidist kinnitusplaadi mõõtmed alla 0,01 ruutmeetri, kuid see peab täpselt mahutama ligi 1500 mikroauku, integreerib kogu kinnituskomplekt ligi 10 000 mikroauku, mille aukude vahel on äärmiselt õhukesed seinad. Kõrgel temperatuuril 800 °C–1000 °C paagutamise ajal põhjustab igasugune tolerantsist väljapoole jääv augu läbimõõt, asukoha hälve või grafiiditolmu eraldumine otseselt metallist tihvti kaldumist, klaasiisolatsiooni pragunemist või isegi hermeetilisuse täielikku kaotust.

3. Spetsiaalsed grafiidi mikroaukude töötlemise kitsaskohad ja rikkemehhanismid

Enne VeTeki tehnilise töörühma toomist puutus klient kokku tõsiste tehniliste kitsaskohtadega proovitootmise ja väikepartiitöötlemise käigus: Esiteks, mikroaugu servade purustamine ja rebimine: Grafiit on poorne rabe materjal; Suure tihedusega mikroaukude pideva puurimise ajal põhjustab nihkepinge mikropuuri sisenemise ja väljumise hetkel kergesti ava suudmes rabeda serva lõhenemise. Teiseks, tööriista mikrokulumisest põhjustatud tolerantsi triiv: tuhandete mikroaukude pideval töötlemisel intensiivistub peente puuriterade kulumine, mis põhjustab sügavate aukude aukude läbimõõdu kitsenemist, kus vaid mõne mikroni suurune kõrvalekalle põhjustab kogu peaaegu 10 auku sisaldava kinnituskomplekti rikke ja lammutamise. Kolmandaks, soojuspaisumise mittevastavus ja tolmu saastumine: tavaliste grafiitmaterjalide kõrge temperatuuriga CTE ei ühti metalltihvtide omaga ja peen tolm eraldub kergesti, saastades klaasi paagutamisliidese.

4. Kuidas saavutada GTMS-i spetsiaalsete grafiitkinnituste jaoks mikronitasemel mikroaukude töötlemist?

 10 000 mikroaugu sügava töötlemisega seotud raskuste lahendamiseks rekonstrueeris VeTeki uurimis- ja arendusmeeskond lõikekinemaatilise mudeli ja rakendas süstemaatilist protsessitehnoloogiat:

· Tööriistatee algoritm ja süvisevoolu rekonstrueerimine:Optimeeritud etteandekiirus ja segmenteeritud pöörlemiskiirus ortogonaalsete katsete abil, kasutades mikrosöötmise impulss-süvistamisstrateegiat, et vähendada löögijõu nihkejõudu enam kui 45% võrra, kõrvaldades täielikult ava suudme purunemise defektid.

· Purunemisvastased mikropuurid ja laastude eemaldamise vooluvälja optimeerimine:Kohandatud ülipeeneteralised teemantkattega mikropuurid koos impulss-alarõhuga mikrojahutuslaastude eemaldamise süsteemiga pikendasid tööriista kulumiskindluse eluiga rohkem kui 3 korda, tagades ava läbimõõdu triivi üle 1500 mikroaugu ühe plaadi kohta, mis jääb alla ±0,002 mm.

5. Kõrge soojusjuhtivusega CTE-sobitatud spetsiaalsete grafiidist kinnitusplaatide tootmis- ja kontrollitavad

Joonis 2 – nullpinna killustiku ja ülitäpse mikroavade massiiviga spetsiaalse grafiidist kinnitusplaadi tegelikud detailid

· Materjali kohandamise lahendus:Rangelt valitud kõrge puhtusastmega isostaatiline spetsiaalne grafiit, millel on tihe mikrostruktuur ja suurepärane termiline stabiilsus kõrgel temperatuuril. Selle soojuspaisumise koefitsient (CTE) ühtib suuresti Kovari sulami omaga, vähendades märkimisväärselt kõrgel temperatuuril paagutamise termilist pinget ja mikrotolmu eraldumist.

· Koostööülevaatus ja sügavpuhastus:Kvaliteedikontrolli liin tutvustas täiendavat süsteemi "Optiline kujutise mõõteseade + täielikult automatiseeritud koordinaatide mõõtmismasin (CMM)". Optiline kujutis skaneerib kiiresti 10 000-augulise massiivi vahekaugust, samal ajal kui CMM kontrollib sügavate aukude perpendikulaarsust ja ruumiliste soonte asukohti; lõpuks täiendatud mitmeastmelise gradiendiga ultrahelipuhastusega, et eemaldada grafiidi jääklisandid sügavalt mikro-pimedatest aukudest, saavutades pooljuhttaseme puhtuse.

6. Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Joonis 3 – VeTeki ülitäpse CNC-töötluskeskus

K: Mis on kõrge tihedusega spetsiaalsete grafiidist kinnitusdetailide minimaalne augu läbimõõt ja suurimad tolerantsid?
V:VeTekil on mikrotöötlusvõimalused aukude läbimõõduga alla 0,2 mm. Aukude läbimõõdu tolerantse saab stabiilselt reguleerida ±0,003 mm piires ning ühe plaadi 1500 augu tegelik ümarus ja positsioonitolerantsid ulatuvad ±0,005 mm-ni, mis vastab täielikult suure tihedusega tihvtidega GTMS pakendamise nõuetele.

K: Miks peavad GTMS-i hermeetilised paagutamisseadmed täpselt vastama Kovari sulami CTE-le?
V:Kui kinnituse ja metalltihvtide CTE on 800–1000 °C paagutamistsükli ajal ebaühtlane, põhjustab jahutamise kokkutõmbumisest tekkiv nihkepinge tihvtide nihkumist, klaasi korpuse pragunemist või tihendi rikkeid. Täpne CTE sobitamine tagab sünkroniseeritud laienemise ja kokkutõmbumise, parandades hermeetilist saagikust.

K: Kuidas tagab ultrahelipuhastusprotsess, et sügavatesse mikroaukudesse ei jääks jääkgrafiiditolmu?
V:Kasutame mitme sagedusega gradiendiga ultraheli genereerimissüsteemi, mis on kombineeritud deioniseeritud vee ja spetsiaalsete puhastusvahenditega. Kasutades kõrgsageduslikke kavitatsiooniefekte, eemaldatakse sügaval mikroaukude ja pimedate aukude sees olevad peened grafiidiosakesed täielikult, millele järgneb kõrge puhtusastmega lämmastiku puhumine ja vaakumkuivatus, et saavutada pooljuhtide tasemel puhas saadetis.

7. Kokkuvõte ja tehnilised tugiteenused

Pooljuht- ja mikroelektroonika hermeetilise pakendamise valdkonnas määravad kandjate mikronitasemel töötlemise täpsus ja termodünaamiline stabiilsus otseselt pakendi saagise ja seadmete kasutamise. Tuginedes pidevale kogunemisele kõrge puhtusastmega materjalides, täppistöötlusele ja kriitiliste pooljuhtkomponentide valmistamisele, ületas VeTek edukalt tööstusliku tootmisbarjääri, mis koosneb 1500 mikroaugust, mis on tihedalt paigutatud 0,01-le.㎡ plaat, mis tagab 10 000 auguga spetsiaalsete grafiitseadmete väga usaldusväärse masstootmise tarnimise.

Tootmisettevõttena keskendusCVD SiC, TaC katete, tahke ränikarbiidi ja kriitiliste pooljuhtmaterjalide ja komponentide arendamineVeTek pakub pidevalt suure jõudlusega materjalilahendusi pooljuhtide tootmiseks, kristallide kasvatamiseks ja kõrgtemperatuuriliste protsesside jaoks.  Samal ajal pakub VeTek inseneriteenuseid, sealhulgas hermeetilise pakendi, kõrgtemperatuurse paagutamise ja täpse positsioneerimise rakendusnõudeid.kõrge puhtusastmega grafiitmaterjalide valik, täppistöötlus ja kohandatud tootmistugi. 

Kui otsite ülitäpseid grafiitkomponente, mis sobivad GTMS/CTMS-i hermeetilise tihendusprotsessi jaoks või vajate materjalide sobitamist, struktuuri optimeerimist ja näidiste valideerimist, võtke julgelt ühendust VeTeki insenerimeeskonnaga. Pakume teile ühtset tehnilist tuge alates materjali valikust kuni täppisvalmistamiseni.

Joonis 4 – VeTeki erimaterjalide uurimis- ja arendustegevuse ning täppistootmisbaasi panoraamvaade