کیا گرینائٹ بیس ویفر پیکیجنگ کے سامان کے تھرمل تناؤ کو ختم کر سکتا ہے؟

ویفر پیکیجنگ کے درست اور پیچیدہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل میں، تھرمل تناؤ اندھیرے میں چھپے ایک "ڈسٹرائر" کی طرح ہوتا ہے، جو پیکیجنگ کے معیار اور چپس کی کارکردگی کو مسلسل خطرہ بناتا ہے۔ چپس اور پیکیجنگ مواد کے درمیان تھرمل ایکسپینشن گتانک میں فرق سے لے کر پیکیجنگ کے عمل کے دوران درجہ حرارت میں ہونے والی زبردست تبدیلیوں تک، تھرمل تناؤ کے پیدا کرنے کے راستے متنوع ہیں، لیکن یہ سب پیداوار کی شرح کو کم کرنے اور چپس کی طویل مدتی وشوسنییتا کو متاثر کرنے کے نتیجے کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔ گرینائٹ بیس، اپنی منفرد مادی خصوصیات کے ساتھ، خاموشی سے تھرمل تناؤ کے مسئلے سے نمٹنے میں ایک طاقتور "اسسٹنٹ" بن رہا ہے۔
ویفر پیکیجنگ میں تھرمل تناؤ کا مخمصہ
ویفر پیکیجنگ میں متعدد مواد کا باہمی تعاون شامل ہے۔ چپس عام طور پر سیمی کنڈکٹر مواد جیسے سیلیکون پر مشتمل ہوتے ہیں، جبکہ پیکیجنگ میٹریل جیسے پلاسٹک پیکیجنگ میٹریل اور سبسٹریٹس معیار میں مختلف ہوتے ہیں۔ جب پیکیجنگ کے عمل کے دوران درجہ حرارت میں تبدیلی آتی ہے، تو تھرمل توسیع (CTE) کے گتانک میں نمایاں فرق کی وجہ سے مختلف مواد تھرمل توسیع اور سنکچن کی ڈگری میں بہت زیادہ مختلف ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، سلکان چپس کی تھرمل توسیع کا گتانک تقریباً 2.6×10⁻⁶/℃ ہے، جب کہ عام ایپوکسی رال مولڈنگ مواد کے تھرمل توسیع کا گتانک 15-20 ×10⁻⁶/℃ تک زیادہ ہے۔ یہ بہت بڑا فرق پیکیجنگ کے بعد ٹھنڈک کے مرحلے کے دوران چپ اور پیکیجنگ مواد کے سکڑنے کی ڈگری کو غیر مطابقت پذیر ہونے کا سبب بنتا ہے، جس سے دونوں کے درمیان انٹرفیس پر ایک مضبوط تھرمل تناؤ پیدا ہوتا ہے۔ تھرمل تناؤ کے مسلسل اثر کے تحت، ویفر تپ سکتا ہے اور بگڑ سکتا ہے۔ شدید صورتوں میں، یہ مہلک نقائص جیسے چپ کے دراڑ، سولڈر جوائنٹ فریکچر، اور انٹرفیس ڈیلامینیشن کا سبب بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں چپ کی برقی کارکردگی کو نقصان پہنچتا ہے اور اس کی سروس لائف میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ صنعت کے اعداد و شمار کے مطابق، تھرمل تناؤ کے مسائل کی وجہ سے ویفر پیکیجنگ کی خراب شرح 10% سے 15% تک زیادہ ہو سکتی ہے، جو سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی موثر اور اعلیٰ معیار کی ترقی کو محدود کرنے کا ایک اہم عنصر بنتا ہے۔

گرینائٹ اڈوں کے خصوصی فوائد
تھرمل توسیع کا کم گتانک: گرینائٹ بنیادی طور پر کوارٹج اور فیلڈ اسپار جیسے معدنی کرسٹل پر مشتمل ہوتا ہے، اور اس کا تھرمل توسیع کا گتانک انتہائی کم ہوتا ہے، عام طور پر 0.6 سے 5×10⁻⁶/℃ تک ہوتا ہے، جو کہ سلکان چپس کے قریب ہوتا ہے۔ یہ خصوصیت اس قابل بناتی ہے کہ ویفر پیکیجنگ آلات کے آپریشن کے دوران، درجہ حرارت کے اتار چڑھاو کا سامنا کرتے ہوئے بھی، گرینائٹ بیس اور چپ اور پیکیجنگ مواد کے درمیان تھرمل توسیع میں فرق نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب درجہ حرارت 10 ℃ میں تبدیل ہوتا ہے، تو گرینائٹ بیس پر بنائے گئے پیکیجنگ پلیٹ فارم کے سائز میں تبدیلی روایتی دھاتی بیس کے مقابلے میں 80 فیصد سے زیادہ کم کی جا سکتی ہے، جو غیر مطابقت پذیر تھرمل پھیلاؤ اور سنکچن کی وجہ سے پیدا ہونے والے تھرمل تناؤ کو بہت حد تک کم کرتا ہے، اور ویفر کے لیے زیادہ مستحکم سپورٹ ماحول فراہم کرتا ہے۔
بہترین تھرمل استحکام: گرینائٹ میں شاندار تھرمل استحکام ہے۔ اس کا اندرونی ڈھانچہ گھنا ہے، اور کرسٹل آئنک اور ہم آہنگی بانڈز کے ذریعے قریب سے بندھے ہوئے ہیں، جس سے اندر اندر حرارت کی ترسیل سست ہو سکتی ہے۔ جب پیکیجنگ کا سامان پیچیدہ درجہ حرارت کے چکروں سے گزرتا ہے، تو گرینائٹ بیس اپنے اوپر درجہ حرارت کی تبدیلیوں کے اثر کو مؤثر طریقے سے دبا سکتا ہے اور درجہ حرارت کے مستحکم فیلڈ کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ متعلقہ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ پیکیجنگ آلات کی عام درجہ حرارت کی تبدیلی کی شرح (جیسے ±5℃ فی منٹ) کے تحت، گرینائٹ بیس کی سطح کے درجہ حرارت کی یکسانیت کے انحراف کو ±0.1℃ کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، مقامی درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے پیدا ہونے والے تھرمل تناؤ کے ارتکاز کے رجحان سے گریز کرتے ہوئے، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ ویفر پورے ماحول میں یکساں اور یکسانیت کے عمل میں ہے۔ تھرمل تناؤ پیدا کرنے کا ذریعہ۔
زیادہ سختی اور وائبریشن ڈیمپنگ: ویفر پیکیجنگ آلات کے آپریشن کے دوران، اندر کے مکینیکل حرکت پذیر پرزے (جیسے موٹرز، ٹرانسمیشن ڈیوائسز وغیرہ) کمپن پیدا کریں گے۔ اگر یہ کمپن ویفر میں منتقل ہوتے ہیں، تو وہ تھرمل تناؤ کی وجہ سے ویفر کو پہنچنے والے نقصان کو تیز کردیں گے۔ گرینائٹ کے اڈوں میں بہت سے دھاتی مواد سے زیادہ سختی اور سختی زیادہ ہوتی ہے، جو بیرونی کمپن کی مداخلت کو مؤثر طریقے سے روک سکتی ہے۔ دریں اثنا، اس کا منفرد اندرونی ڈھانچہ اسے بہترین کمپن ڈیمپنگ کارکردگی سے نوازتا ہے اور اسے کمپن توانائی کو تیزی سے ختم کرنے کے قابل بناتا ہے۔ تحقیقی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ گرینائٹ بیس پیکیجنگ آلات کے آپریشن سے پیدا ہونے والی ہائی فریکوینسی وائبریشن (100-1000Hz) کو 60% سے 80% تک کم کر سکتا ہے، جس سے کمپن اور تھرمل تناؤ کے جوڑے کے اثر کو نمایاں طور پر کم کیا جا سکتا ہے، اور مزید درستگی اور ویفر پیکر کی اعلی وشوسنییتا کو یقینی بنایا جا سکتا ہے۔
عملی اطلاق کا اثر
ایک معروف سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ انٹرپرائز کی ویفر پیکیجنگ پروڈکشن لائن میں، گرینائٹ بیسز کے ساتھ پیکیجنگ کا سامان متعارف کرانے کے بعد، قابل ذکر کامیابیاں حاصل کی گئی ہیں۔ پیکیجنگ کے بعد 10,000 ویفرز کے معائنہ کے اعداد و شمار کے تجزیہ کی بنیاد پر، گرینائٹ بیس کو اپنانے سے پہلے، تھرمل تناؤ کی وجہ سے ویفر وارپنگ کی خرابی کی شرح 12٪ تھی۔ تاہم، گرینائٹ بیس پر سوئچ کرنے کے بعد، خرابی کی شرح تیزی سے گر کر 3% کے اندر آ گئی، اور پیداوار کی شرح میں نمایاں بہتری آئی۔ مزید برآں، طویل مدتی اعتبار کے ٹیسٹوں سے یہ ظاہر ہوا ہے کہ اعلی درجہ حرارت (125℃) اور کم درجہ حرارت (-55℃) کے 1,000 چکروں کے بعد، گرینائٹ بیس پیکج پر مبنی چپ کے سولڈر جوائنٹ فیل ہونے کی تعداد روایتی بیس پیکج کے مقابلے میں 70 فیصد کم ہو گئی ہے، اور چپ کی کارکردگی کے استحکام میں بہت بہتری آئی ہے۔

چونکہ سیمی کنڈکٹر ٹکنالوجی اعلی درستگی اور چھوٹے سائز کی طرف بڑھ رہی ہے، ویفر پیکیجنگ میں تھرمل اسٹریس کنٹرول کے تقاضے تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں۔ گرینائٹ کے اڈے، کم تھرمل توسیعی گتانک، تھرمل استحکام اور کمپن میں کمی کے اپنے جامع فوائد کے ساتھ، ویفر پیکیجنگ کے معیار کو بہتر بنانے اور تھرمل تناؤ کے اثرات کو کم کرنے کے لیے ایک اہم انتخاب بن گئے ہیں۔ وہ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی پائیدار ترقی کو یقینی بنانے میں تیزی سے اہم کردار ادا کر رہے ہیں۔