ග්‍රැනයිට් පාදයට වේෆර් ඇසුරුම් උපකරණ සඳහා තාප ආතතිය ඉවත් කළ හැකිද?

වේෆර් ඇසුරුම්කරණයේ නිරවද්‍ය හා සංකීර්ණ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී, තාප ආතතිය අඳුරේ සැඟවී ඇති "විනාශ කරන්නෙකු" වැනි වන අතර එය ඇසුරුම්කරණයේ ගුණාත්මක භාවයට සහ චිප්ස් වල ක්‍රියාකාරිත්වයට නිරන්තරයෙන් තර්ජනයක් වේ. චිප්ස් සහ ඇසුරුම් ද්‍රව්‍ය අතර තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකවල වෙනසෙහි සිට ඇසුරුම් ක්‍රියාවලියේදී සිදුවන දැඩි උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් දක්වා, තාප ආතතියේ උත්පාදන මාර්ග විවිධාකාර වේ, නමුත් ඒ සියල්ල අස්වැන්න අනුපාතය අඩු කිරීමේ සහ චිප්ස් වල දිගුකාලීන විශ්වසනීයත්වයට බලපාන ප්‍රතිඵලය වෙත යොමු කරයි. ග්‍රැනයිට් පදනම, එහි අද්විතීය ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග සමඟ, තාප ආතතියේ ගැටලුව සමඟ කටයුතු කිරීමේදී නිහඬව බලවත් "සහායකයෙකු" බවට පත්වෙමින් තිබේ.
වේෆර් ඇසුරුම්කරණයේ තාප ආතති උභතෝකෝටිකය
වේෆර් ඇසුරුම්කරණයට බොහෝ ද්‍රව්‍යවල සහයෝගී කාර්යය ඇතුළත් වේ. චිප්ස් සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන් වැනි අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය වලින් සමන්විත වන අතර, ප්ලාස්ටික් ඇසුරුම් ද්‍රව්‍ය සහ උපස්ථර වැනි ඇසුරුම් ද්‍රව්‍ය ගුණාත්මක භාවයෙන් වෙනස් වේ. ඇසුරුම් ක්‍රියාවලියේදී උෂ්ණත්වය වෙනස් වන විට, තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකයේ (CTE) සැලකිය යුතු වෙනස්කම් හේතුවෙන් විවිධ ද්‍රව්‍ය තාප ප්‍රසාරණය සහ හැකිලීමේ ප්‍රමාණයෙන් බෙහෙවින් වෙනස් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, සිලිකන් චිප්ස් වල තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය ආසන්න වශයෙන් 2.6×10⁻⁶/℃ වන අතර, පොදු ඉෙපොක්සි ෙරසින් අච්චු ද්‍රව්‍යවල තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය 15-20 ×10⁻⁶/℃ තරම් ඉහළ අගයක් ගනී. මෙම විශාල පරතරය ඇසුරුම් කිරීමෙන් පසු සිසිලන අවධියේදී චිපයේ සහ ඇසුරුම් ද්‍රව්‍යයේ හැකිලීමේ මට්ටම අසමමුහුර්ත වීමට හේතු වන අතර, දෙක අතර අතුරු මුහුණතෙහි ශක්තිමත් තාප ආතතියක් ජනනය කරයි. තාප ආතතියේ අඛණ්ඩ බලපෑම යටතේ, වේෆරය විකෘති වී විකෘති විය හැකිය. දරුණු අවස්ථාවල දී, එය චිප් ඉරිතැලීම්, පෑස්සුම් සන්ධි අස්ථි බිඳීම් සහ අතුරු මුහුණත දිරාපත් වීම වැනි මාරාන්තික දෝෂ පවා ඇති කළ හැකි අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස චිපයේ විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරිත්වයට හානි සිදු වන අතර එහි සේවා කාලය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. කර්මාන්ත සංඛ්‍යාලේඛනවලට අනුව, තාප ආතති ගැටළු හේතුවෙන් ඇතිවන වේෆර් ඇසුරුම්වල දෝෂ සහිත අනුපාතය 10% සිට 15% දක්වා ඉහළ යා හැකි අතර එය අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ කාර්යක්ෂම හා උසස් තත්ත්වයේ සංවර්ධනය සීමා කරන ප්‍රධාන සාධකයක් බවට පත්වේ.

ග්‍රැනයිට් පාදමවල ලාක්ෂණික වාසි
තාප ප්‍රසාරණයේ අඩු සංගුණකය: ග්‍රැනයිට් ප්‍රධාන වශයෙන් ක්වාර්ට්ස් සහ ෆෙල්ඩ්ස්පාර් වැනි ඛනිජ ස්ඵටික වලින් සමන්විත වන අතර එහි තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය අතිශයින් අඩු වන අතර එය සාමාන්‍යයෙන් 0.6 සිට 5×10⁻⁶/℃ දක්වා පරාසයක පවතී, එය සිලිකන් චිප් වලට සමීප වේ. මෙම ලක්ෂණය මඟින් වේෆර් ඇසුරුම් උපකරණ ක්‍රියාත්මක කිරීමේදී, උෂ්ණත්ව උච්චාවචනයන්ට මුහුණ දෙන විට පවා, ග්‍රැනයිට් පාදය සහ චිපය සහ ඇසුරුම් ද්‍රව්‍ය අතර තාප ප්‍රසාරණයේ වෙනස සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීමට හැකියාව ලැබේ. නිදසුනක් වශයෙන්, උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 10 කින් වෙනස් වන විට, ග්‍රැනයිට් පාදය මත ඉදිකර ඇති ඇසුරුම් වේදිකාවේ ප්‍රමාණයේ විචලනය සාම්ප්‍රදායික ලෝහ පාදයට සාපේක්ෂව 80% කට වඩා අඩු කළ හැකි අතර, එය අසමමුහුර්ත තාප ප්‍රසාරණය සහ හැකිලීම නිසා ඇතිවන තාප ආතතිය බෙහෙවින් සමනය කරන අතර වේෆර් සඳහා වඩාත් ස්ථායී ආධාරක පරිසරයක් සපයයි.
විශිෂ්ට තාප ස්ථායිතාව: ග්‍රැනයිට් කැපී පෙනෙන තාප ස්ථායිතාවයක් ඇත. එහි අභ්‍යන්තර ව්‍යුහය ඝන වන අතර, ස්ඵටික අයනික සහ සහසංයුජ බන්ධන හරහා සමීපව බැඳී ඇති අතර එමඟින් ඇතුළත මන්දගාමී තාප සන්නායකතාවයට ඉඩ සලසයි. ඇසුරුම් උපකරණ සංකීර්ණ උෂ්ණත්ව චක්‍රවලට භාජනය වන විට, ග්‍රැනයිට් පාදයට උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම්වල බලපෑම ඵලදායී ලෙස මැඩපවත්වා ස්ථාවර උෂ්ණත්ව ක්ෂේත්‍රයක් පවත්වා ගත හැකිය. අදාළ අත්හදා බැලීම්වලින් පෙනී යන්නේ ඇසුරුම් උපකරණවල පොදු උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් අනුපාතය යටතේ (විනාඩියකට ±5℃ වැනි), ග්‍රැනයිට් පාදයේ මතුපිට උෂ්ණත්ව ඒකාකාරී අපගමනය ±0.1℃ තුළ පාලනය කළ හැකි බවත්, දේශීය උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් නිසා ඇතිවන තාප ආතති සාන්ද්‍රණයේ සංසිද්ධිය වළක්වා ගත හැකි බවත්, ඇසුරුම් ක්‍රියාවලිය පුරාම වේෆරය ඒකාකාර සහ ස්ථාවර තාප පරිසරයක පවතින බව සහතික කරන බවත්, තාප ආතති උත්පාදනයේ මූලාශ්‍රය අඩු කරන බවත්ය.
ඉහළ දෘඪතාව සහ කම්පන තෙතමනය: වේෆර් ඇසුරුම් උපකරණ ක්‍රියාත්මක වන අතරතුර, ඇතුළත යාන්ත්‍රික චලනය වන කොටස් (මෝටර්, සම්ප්‍රේෂණ උපාංග ආදිය) කම්පන ජනනය කරයි. මෙම කම්පන වේෆරයට සම්ප්‍රේෂණය වුවහොත්, ඒවා තාප ආතතිය නිසා වේෆරයට සිදුවන හානිය තීව්‍ර කරයි. ග්‍රැනයිට් පාදවලට ඉහළ දෘඩතාවයක් සහ බොහෝ ලෝහ ද්‍රව්‍යවලට වඩා ඉහළ දෘඪතාවයක් ඇති අතර එමඟින් බාහිර කම්පනවල ඇඟිලි ගැසීම් වලට ඵලදායී ලෙස ප්‍රතිරෝධය දැක්විය හැකිය. මේ අතර, එහි අද්විතීය අභ්‍යන්තර ව්‍යුහය එයට විශිෂ්ට කම්පන තෙතමනය කිරීමේ කාර්ය සාධනයක් ලබා දෙන අතර කම්පන ශක්තිය වේගයෙන් විසුරුවා හැරීමට එයට හැකියාව ලබා දෙයි. ග්‍රැනයිට් පාදයට ඇසුරුම් උපකරණ ක්‍රියාත්මක වීමෙන් ජනනය වන අධි-සංඛ්‍යාත කම්පනය (100-1000Hz) 60% සිට 80% දක්වා අඩු කළ හැකි බවත්, කම්පනය සහ තාප ආතතියේ සම්බන්ධක බලපෑම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන බවත්, වේෆර් ඇසුරුම්වල ඉහළ නිරවද්‍යතාවය සහ ඉහළ විශ්වසනීයත්වය තවදුරටත් සහතික කරන බවත් පර්යේෂණ දත්ත පෙන්වා දෙයි.
ප්‍රායෝගික යෙදුම් බලපෑම
ප්‍රසිද්ධ අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන ව්‍යවසායක වේෆර් ඇසුරුම් නිෂ්පාදන රේඛාවේ, ග්‍රැනයිට් පාදක සහිත ඇසුරුම් උපකරණ හඳුන්වා දීමෙන් පසු, කැපී පෙනෙන ජයග්‍රහණ ලබා ඇත. ඇසුරුම් කිරීමෙන් පසු වේෆර් 10,000 ක පරීක්ෂණ දත්ත විශ්ලේෂණය මත පදනම්ව, ග්‍රැනයිට් පදනම භාවිතා කිරීමට පෙර, තාප ආතතිය නිසා ඇති වූ වේෆර් විකෘති වීමේ දෝෂ අනුපාතය 12% කි. කෙසේ වෙතත්, ග්‍රැනයිට් පදනමට මාරු වීමෙන් පසු, දෝෂ අනුපාතය 3% ක් දක්වා තියුනු ලෙස පහත වැටුණු අතර, අස්වැන්න අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු විය. තවද, දිගුකාලීන විශ්වසනීයත්ව පරීක්ෂණවලින් පෙන්නුම් කර ඇත්තේ ඉහළ උෂ්ණත්වයේ (125℃) සහ අඩු උෂ්ණත්වයේ (-55℃) චක්‍ර 1,000 කට පසු, ග්‍රැනයිට් පාදක පැකේජය මත පදනම් වූ චිපයේ පෑස්සුම් සන්ධි අසාර්ථක වීමේ සංඛ්‍යාව සාම්ප්‍රදායික පාදක පැකේජයට සාපේක්ෂව 70% කින් අඩු වී ඇති බවත්, චිපයේ කාර්ය සාධන ස්ථායිතාව බෙහෙවින් වැඩිදියුණු වී ඇති බවත්ය.

අර්ධ සන්නායක තාක්‍ෂණය ඉහළ නිරවද්‍යතාවයක් සහ කුඩා ප්‍රමාණයක් කරා අඛණ්ඩව ඉදිරියට යන විට, වේෆර් ඇසුරුම්වල තාප ආතති පාලනය සඳහා වන අවශ්‍යතා වඩ වඩාත් දැඩි වෙමින් පවතී. අඩු තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය, තාප ස්ථායිතාව සහ කම්පන අඩු කිරීමේ පුළුල් වාසි සහිත ග්‍රැනයිට් භෂ්ම, වේෆර් ඇසුරුම්වල ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සහ තාප ආතතියේ බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා ප්‍රධාන තේරීමක් බවට පත්ව ඇත. අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ තිරසාර සංවර්ධනය සහතික කිරීමේදී ඒවා වඩ වඩාත් වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.