1, mekanisme fizikal dan insentif bahan detasmen interlayer
Kegagalan struktur berlamina pada dasarnya adalah kemerosotan sifat -sifat mekanik antara muka antara muka. Apabila kekuatan ricih interfacial lebih rendah daripada kekuatan kohesif bahan, penyingkiran interlayer berlaku. Proses ini melibatkan mekanisme fizikal skala -:
Tekanan Tekanan Thermal: Perbezaan pekali pengembangan haba (CTE) antara bahan yang berbeza adalah punca utama. Sebagai contoh, dalam pembuatan PCB, perbezaan dalam CTE antara substrat FR-4 (CTE ≈ 14-17 ppm/ darjah) dan foil tembaga (CTE ≈ 17 ppm/ darjah) adalah kecil, tetapi apabila bahan-bahan yang rendah (seperti PTFE, CTE ≈ 100-200 ppm) kekuatan ikatan. Pasukan Pusat Nanoteknologi Kebangsaan yang ditemui dalam kajian heterostruktur graphene/moo ∝ van der Waals bahawa pasukan interlayer van der Waals hanya 0.1-1 N/M, yang terdedah kepada tekanan terma.
Kegagalan kimia antara muka: Faktor alam sekitar seperti kelembapan dan oksidan boleh merosakkan ikatan kimia antara muka. Mengambil sistem penebat dinding luaran bangunan sebagai contoh, kekuatan ikatan antara mortar polimer dan papan XPS akan berkurangan sebanyak 40% dalam persekitaran kelembapan sebanyak 95%, mengakibatkan mengelupas lapisan plaster. Begitu juga, dalam pembungkusan semikonduktor, Si - o - Si Bond dalam silikon nitride/silikon oksida stack menjalani hidrolisis pada suhu tinggi 150 darjah, yang membawa kepada penyebaran logam dan penyingkiran interlayer.
Pengumpulan kecacatan proses: Kecacatan mikro dalam pembuatan berlamina boleh menjadi sumber permulaan retak. Sebagai contoh, semasa proses laminasi papan multilayer PCB, jika resin pra -impregnated (PP) tidak mengalir dengan cukup, kawasan yang lemah dengan keliangan yang lebih besar daripada 5% akan terbentuk, yang akan secara sengaja retak di bawah getaran mekanikal atau kejutan terma. Satu pasukan dari Universiti Nanjing yang terdapat dalam penyelidikan mereka pada dua peranti bersepadu semikonduktor dimensi - yang mengakibatkan polimetil methacrylate (PMMA) sisa dalam litografi elektron mengurangkan tenaga interfacial, mengakibatkan 30% berkurangan kekuatan kulit.
2, analisis kes industri biasa
Kes 1: Perangkap Integriti Isyarat dalam Reka Bentuk Stack PCB
Pengeluar Peralatan Komunikasi Kelajuan Tinggi - mengadopsi reka bentuk PCB 12 lapisan, tetapi gagal mengikuti prinsip simetri triple (ketebalan foil tembaga, susunan papan teras, dan simetri cermin lapisan dielektrik), mengakibatkan sisihan 0.3mm di antara lapisan isyarat, Ini membawa kepada dua akibat: pertama, kawalan kehilangan impedans menyebabkan pekali refleksi isyarat tunggal meningkat dari 10% hingga 25%, mengakibatkan rajah mata tertutup; Kedua, gandingan elektromagnet interlayer dipertingkatkan, dan crosstalk dekat (seterusnya) merosot dari -40 dB hingga -30 dB. Produk akhir dikerjakan semula kerana integriti isyarat yang tidak mencukupi, mengakibatkan kehilangan lebih dari sepuluh juta yuan.
Kes 2: Membina Kemalangan Detasmen Sistem Penebat Dinding Luar
Pada tahun 2022, projek kediaman mengguna pakai sistem penebat dinding luaran papan bulu. Parti pembinaan memilih bolt anchor pengembangan biasa untuk mengurangkan kos, dan kedalaman berlabuh hanya 25mm (keperluan reka bentuk 40mm). Dalam cuaca taufan, apabila tekanan angin negatif mencapai 2.5 kPa, kekuatan tegangan antara bolt utama dan asas konkrit berudara adalah kurang daripada 0.1 MPa, mengakibatkan detasmen keseluruhan lapisan penebat. Selepas pemeriksaan, didapati bahawa kandungan polimer dalam pelekat hanya 3% (keperluan standard lebih besar daripada atau sama dengan 8%), dan kekuatan ricih di antara muka antara lapisan plaster dan papan bulu batu hanya 0.05 MPa, jauh di bawah keperluan spesifikasi 0.12 MPa.
Kes 3: Kegagalan penyebaran logam dalam struktur yang disusun semikonduktor
Pengilang peranti kuasa tertentu menggunakan lapisan Passivation ALN/SIN ₓ yang disusun dalam pembuatan Gallium Nitride (GAN) HEMTS untuk menindas keruntuhan semasa. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kawalan suhu yang tidak wajar bagi pemendapan lapisan SIN ₓ (reka bentuk 450 darjah vs reka bentuk 400 darjah), mikrokrek dengan lebar 0.5 μm dihasilkan pada antara muka ALN/SI. Dalam ujian berat sebelah suhu tinggi -, atom aluminium tersebar di sepanjang retak ke saluran GAN, menyebabkan hanyutan voltan ambang sehingga 2V, dan hasil peranti menurun secara mendadak dari 95% hingga 60%.
3, Strategi Pencegahan dan Kawalan untuk Detasmen Interlayer
Pemilihan bahan dan pengoptimuman antara muka
Reka bentuk bahan kecerunan: Di PCB, lapisan peralihan kecerunan (seperti resin epoksi yang diisi seramik) boleh dimasukkan antara bahan CTE yang tinggi dan rendah untuk mengurangkan kecerunan CTE dari 100 ppm/ darjah hingga 20 ppm/ darjah, dengan ketara mengurangkan tekanan terma.
Teknologi pengubahsuaian antara muka: Rawatan plasma papan penebat XPS dapat mengurangkan sudut hubungan permukaannya dari 90 darjah hingga 20 darjah, dan meningkatkan kekuatan ikatan dengan mortar polimer hingga 0.15 MPa. Begitu juga, memperkenalkan rawatan hidrogenasi ke dalam MOS ₂/graphene laminates dapat meningkatkan tenaga interfacial sebanyak 50% dan mencapai kekuatan kulit 0.5 N/m.
Pelekat fungsional: Membangun tinggi - pelekat asfalt tahan suhu (seperti menambahkan nano SIO ₂) dapat meningkatkan titik pelembutan sirap asfalt sebanyak 20 darjah pada 80 darjah, mengelakkan pemisahan lapisan yang disebabkan oleh aliran. Dalam pembungkusan semikonduktor, menggunakan resin benzoxazine dan bukannya resin epoksi tradisional dapat mengurangkan kadar hidrolisis silikon nitrida/silikon oksida laminates sebanyak 90% pada 150 darjah.
Kawalan proses dan pemeriksaan kualiti
Teknologi Laminasi Ketepatan: Dalam pembuatan PCB, keliangan interlayer boleh dikawal di<1% using a vacuum lamination machine, and combined with isostatic pressing treatment (pressure 20 MPa, temperature 180 ℃), the interlayer bonding strength can reach 15 MPa.
Sistem Pemantauan Dalam Talian: Dalam pembuatan lukisan seramik berlapis die kosong, Ultrasonik Non - Ujian merosakkan diperkenalkan untuk memantau status ikatan antara lapisan Al ₂ O3/tic dalam masa nyata. Apabila amplitud gelombang yang dicerminkan dikesan lebih besar daripada -30 dB, ia dinilai sebagai kawasan kecacatan.
Ujian Hidup Dipercepatkan: Melakukan ujian penuaan panas 85 darjah /85% RH pada sel solar yang disusun. Apabila kerosakan kecekapan lebih besar daripada 5%, pelarasan parameter proses dicetuskan. Pasukan Pusat Nanoteknologi Kebangsaan mendapati melalui eksperimen ini bahawa rintangan antara muka graphene/MOO3 timbunan meningkat tiga kali ganda selepas 1000 jam, dan dengan itu mengoptimumkan proses kawalan daya van der Waals.
Spesifikasi Reka Bentuk dan Perumusan Standard
Prinsip simetri: Reka bentuk PCB mesti memenuhi keperluan simetri triple "simetri foil tembaga, simetri dielektrik, dan simetri kuasa/tanah". Sebagai contoh, adalah disyorkan untuk menggunakan "s - g - p - s - s - p - g - s: s: s: s: s: s: s: s: 40% dan mengurangkan crosstalk sebanyak 25 dB.
Reka Bentuk Faktor Keselamatan: Dalam sistem penebat bangunan, bilangan bolt utama harus dikira mengikut piawaian JGJ 144-2019, dengan tidak kurang dari 6 bolt per meter persegi, dan kedalaman berlabuh harus menembusi lapisan dasar sebanyak 20 mm. Untuk papan bulu batu, pengikat mekanikal tambahan perlu ditambah untuk meningkatkan nilai rintangan tekanan angin sistem ke atas 5 kPa.
Pengesahan Kebolehpercayaan: Peranti semikonduktor perlu lulus ujian Bias Reverse Suhu Tinggi (HTRB) mengikut standard JESD22-A110E. Selepas 1000 jam ujian berterusan pada 150 darjah dan voltan bias 80% daripada nilai yang diberi nilai, arus kebocoran interlayer hendaklah kurang daripada 1 μ A.
