Baltojo korundo mikromiltelių vaidmuo elektroninių pakuočių medžiagose
Kolegos, dirbantys su medžiagomis ir pakuotėmis, žino, kad nors elektroninių pakuočių dizainas skamba įspūdingai, iš tikrųjų svarbiausia yra detalės. Tai tarsi apsauginio kostiumo uždėjimas ant brangaus lusto. Šis kostiumas turi atlaikyti smūgius (mechaninis stiprumas), išsklaidyti šilumą (šilumos laidumas) ir užtikrinti izoliaciją bei atsparumą drėgmei. Bet kurio iš šių aspektų trūkumai yra labai svarbūs. Šiandien daugiausia dėmesio skirsime dažnai naudojamai, tačiau sudėtingai medžiagai – baltojo korundo mikromilteliams – ir ištirsime, kokį svarbų vaidmenį šis mažytis ingredientas atlieka šiame apsauginiame kostiume.
Ⅰ. Pirmiausia susipažinkime su pagrindiniu veikėju: aukščiausio tyrumo „baltuoju kariu“.
Baltasis korundas, paprastai tariant, yra itin grynas aliuminio oksidas (Al₂O₃). Jis giminingas labiau paplitusiam rudajam korundui, tačiau jo kilmė yra grynesnė. Išskirtinis grynumas suteikia jam baltą spalvą, didelį kietumą, atsparumą aukštai temperatūrai ir išskirtinai stabilias chemines savybes, todėl jam praktiškai nedaro įtakos niekas kitas.
Sumalimas į mikrono ar net nanometro dydžio smulkius miltelius vadinamebalti korundo milteliaiNenuvertinkite šių miltelių. Elektronikos pakavimo medžiagose, ypač epoksidinėse liejimo mišiniuose (EMC) arba keraminėse pakavimo medžiagose, tai daugiau nei tik priedas; tai yra stulpų užpildas.
II. Ką tiksliai daro pakuotė?
Įsivaizduokite pakavimo medžiagą kaip „kompozitinio cemento“ gabalėlį, kuriame derva yra minkšti, lipnūs „klijai“, kurie viską laiko kartu. Tačiau vien klijų nepakanka; jie per minkšti, silpni ir kaitinami suyra. Čia praverčia baltojo korundo milteliai. Jie tarsi „akmenukai“ ir „smėlis“, dedami į cementą ir radikaliai pakelia šio „cemento“ savybes į naują lygį.
Visų pirma: efektyvus „šilumos laidumo kanalas“
Lustas yra tarsi maža krosnis. Jei šilumos negalima išsklaidyti, tai gali sukelti dažnio ribojimą ir atsilikimą arba net visišką perdegimą. Pati derva yra prastas šilumos laidininkas, kaupiantis šilumą viduje – tikrai nemaloni situacija.
Baltojo korundo mikromilteliaipasižymi žymiai didesniu šilumos laidumu nei derva. Kai dervoje tolygiai paskirstomas didelis kiekis mikromiltelių, susidaro nesuskaičiuojamų mažyčių „šilumos greitkelių“ tinklas. Lusto generuojama šiluma per šias balto korundo daleles greitai perduodama iš pakuotės vidaus į pakuotės paviršių ir išsisklaido ore arba šilumos kriauklėje. Kuo daugiau miltelių įdedama ir kuo optimaliau suderintas dalelių dydis, tuo tankesnis ir skystesnis tampa šis šilumos tinklas ir tuo didesnis bendras pakavimo medžiagos šilumos laidumas (TC). Aukštos klasės įrenginiai dabar siekia didelio šilumos laidumo, o balto korundo mikromilteliai vaidina pagrindinį vaidmenį.
Specialus įgūdis: Tikslus „Terminio plėtimosi valdiklis“
Tai labai svarbi užduotis! Lustas (dažniausiai silicis), pakavimo medžiaga ir substratas (pvz., spausdintinė plokštė) turi skirtingus šiluminio plėtimosi koeficientus (ŠTL). Paprastai tariant, kaitinami jie plečiasi ir traukiasi skirtingu laipsniu. Jei pakavimo medžiagos plėtimosi ir susitraukimo greičiai labai skiriasi nuo lusto greičių, temperatūros svyravimai, besikeičianti šalta ir karšta temperatūra, sukels didelį vidinį įtempį. Tai panašu į tai, lyg keli žmonės temptų drabužį skirtingomis kryptimis. Laikui bėgant, tai gali sukelti lustui įtrūkimą arba litavimo jungčių gedimą. Tai vadinama „termomechaniniu gedimu“.
Balti korundo milteliai turi labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą ir yra labai stabilus. Pridėjus jo prie dervos, efektyviai sumažinamas visos kompozicinės medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientas, tiksliai suderinant silicio lustą ir pagrindą. Tai užtikrina, kad medžiagos plėstųsi ir trauktųsi darniai svyravimų metu, žymiai sumažindamos vidinį įtempį ir natūraliai pagerindamos įrenginio patikimumą bei tarnavimo laiką. Tai tarsi komanda: tik dirbdamos kartu jos gali ką nors pasiekti.
Pagrindiniai įgūdžiai: galingas „kaulų stipriklis“
Po sukietėjimo gryna derva pasižymi vidutiniu mechaniniu stiprumu, kietumu ir atsparumu dilimui. Įmaišius didelio kietumo ir stiprumo baltojo korundo miltelių, į minkštą dervą įdedama milijardų kietų „skeletų“. Tai tiesiogiai suteikia tris pagrindinius privalumus:
Padidintas modulis: medžiaga yra standesnė ir mažiau linkusi deformuotis, geriau apsaugodama vidinę mikroschemą ir aukso laidus.
Padidintas stiprumas: Padidėja lenkimo ir gniuždymo stipris, todėl medžiaga atlaiko išorinius mechaninius smūgius ir įtempius.
Atsparumas dilimui ir drėgmei: pakuotės paviršius yra kietesnis ir atsparesnis dilimui. Be to, tankus užpildas sumažina drėgmės prasiskverbimo kelią, pagerindamas atsparumą drėgmei.
Ⅲ. Tiesiog įdėkite? Kokybės kontrolė yra svarbiausia!
Šiuo metu galite manyti, kad tai paprasta – tereikia į dervą įberti kuo daugiau miltelių. Na, čia ir slypi tikrasis įgūdis. Miltelių rūšis ir jų įdėjimo būdas yra itin sudėtingi.
Grynumas yra esmė: elektroninė klasė ir įprasta abrazyvinė klasė yra du skirtingi dalykai. Visų pirma, metalinių priemaišų, tokių kaip kalis (K) ir natris (Na), kiekis turi būti kontroliuojamas iki itin mažo ppm lygio. Šios priemaišos gali migruoti elektriniuose laukuose ir drėgnoje aplinkoje, sukeldamos grandinės nuotėkį ar net trumpuosius jungimus, kurie yra didelė grėsmė patikimumui. „Balta“ yra ne tik spalva; ji simbolizuoja grynumą. Dalelių dydis ir gradacija yra meno forma: įsivaizduokite, jei visos sferos būtų vienodo dydžio, tarp jų neišvengiamai atsirastų tarpų. Turime „graduoti“ įvairaus dydžio mikromiltelius taip, kad mažesnės sferos užpildytų tarpus tarp didesnių sferų, pasiekdamos didžiausią užpildymo tankį. Didesnis užpildymo tankis suteikia daugiau šilumos laidumo kelių ir geriau kontroliuoja šiluminio plėtimosi koeficientą. Tuo pačiu metu dalelių dydis neturėtų būti nei per stambus, nes tai paveiktų apdorojimo sklandumą ir paviršiaus apdailą, nei per smulkus, nes tai sukurtų didelį paviršiaus plotą ir leistų pernelyg gerai absorbuoti dervą, sumažindama užpildymo greitį ir padidindama išlaidas. Šio dalelių dydžio pasiskirstymo projektavimas yra viena iš pagrindinių kiekvienos formulės paslapčių.
Morfologija ir paviršiaus apdorojimas yra labai svarbūs: dalelių forma idealiai turėtų būti taisyklinga, vienodo ploto, su mažiau aštrių kampų. Tai užtikrina gerą dervos tekėjimą ir sumažina įtempių koncentraciją. Paviršiaus apdorojimas yra dar svarbesnis.Baltasis korundasyra hidrofilinis, o derva – hidrofobinė, todėl jie iš esmės nesuderinami. Todėl mikromiltelių paviršius turi būti padengtas silano rišamąja medžiaga, suteikiančia jam „organinę dangą“. Tokiu būdu milteliai gali būti glaudžiai sujungti su derva, išvengiant sąsajos tapimo silpnąja vieta, kuri, veikiama drėgmės ar įtempio, sukelia įtrūkimus.