Mikroelektronik paketleme teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, elektronik bileşenlerin güç yoğunluğu önemli ölçüde arttı ve bu da birim hacim başına ısı üretiminde keskin bir artışa neden oldu ve bu da yeni nesil devre kartlarının performansı için daha sıkı standartlar ortaya koydu. ısı yayılım verimliliği (ısı iletkenliği). Şu anda araştırmacılar, alüminyum nitrür (AlN), silisyum karbür (SiC) ve berilyum oksit (BeO) dahil olmak üzere yüksek ısı iletkenliğine sahip çeşitli seramik alt katman malzemelerini aktif olarak araştırıyor ve geliştiriyor. ). Ancak BEO'lar potansiyel toksisiteleri nedeniyle çevresel açıdan sınırlıdır; SiC, yüksek dielektrik sabiti nedeniyle ideal bir alt tabaka malzemesi olarak kabul edilmez. Buna karşılık, AlN, silikona (Si) benzer termal genleşme katsayısı ve orta düzeyde dielektrik sabiti özellikleri nedeniyle, alt tabaka malzemeleri arasında yüksek profilli bir seçim haline geldi.
Geleneksel olarak, kalın film bulamaçları esas olarak alümina (Al2O3) substratlara dayalı olarak geliştirilmiştir, ancak bu bulamaçların bileşenleri AlN substratlarla temas ettiğinde kimyasal reaksiyonlara eğilimlidir ve gaz üretir, bu da kalın filmlerin stabilitesi ve performansı için ciddi bir tehdit oluşturur. film devreleri. Ayrıca, AlN substratının termal genleşme katsayısı Al2O3 substratından daha düşük olduğundan, Al2O3 için tasarlanan bulamaç ve sinterleme işleminin AlN substrat üzerinde doğrudan kullanılması termal genleşme uyumsuzluğuna yol açacak ve bu da sorunlara neden olacaktır. Bu nedenle Al2O3 substratına uygulanan malzeme sistemi ve üretim prosesinin AlN substratına basitçe aktarılması tavsiye edilmez. Bu makale, AlN substratı üzerindeki dirençlerin üretim sürecine odaklanmakta, üretim sürecini derinlemesine tartışmakta ve dirençlerin performansını ayrıntılı olarak değerlendirip analiz etmektedir.
direnç tasarım numarası
AlN substratının direnç değeri ile tasarım karelerinin sayısı arasındaki ilişkiyi belirlemek için direnç test plakası tasarlandı (Şekil 4'te gösterildiği gibi). Direncin uzunluğu 500 ila 2000μm arasında, genişliği ise 500 ila 2500μm arasında değişmektedir. Dört çeşit kare dirençli dirençler AlN substrat üzerine basıldı ve film 850â'de sinterlendi ve farklı tasarım boyutlarındaki dirençlerin direnç değerleri ölçüldü.
<19>
<20> <21>
<22> <23>
<24>Aynı boyuttaki üç alt tabakanın direnç değeri ölçülür, boyut direncinin tasarım kare sayısı hesaplanır, üç direncin direnç değerinin ortalaması alınır ve direnç değeri ile direncin kare sayısı arasındaki ilişki dört çeşit kare direnç oluşur (Şekil 2'de gösterildiği gibi).<25>
<26>
<27> <28>
<29>Dirençli baskının başlangıç değeri genellikle nominal değerin %80'i olacak şekilde tasarlandığında, ayarlama değerinin ve verimin iyileştirilmesine en elverişli olanıdır. Direnç değeri ile kare sayısı arasındaki ilişki diyagramı ile birleştirilerek dört kare direncin tasarım oranı hesaplanır (bkz. Tablo 1).<30>
<31>
<32> <33>
<34>direnç değeri ayarlama işlemi<35>
<36>Kalın film direncinin gerçek üretiminde, bulamaç bileşimi, baskı işlemi, film kalınlığı, pişirme ve elektrot uyumu sıkı bir şekilde kontrol edilse bile, direnç değeri ile hedef değer arasındaki hata yalnızca ±%20'ye ulaşabilir. Yapılan kalın film rezistöre göre gerekli hassasiyetteki direnç değerini elde etmek için sadece değer ayarlanabilir. Akma ve direnç değerinin hassasiyetini arttırmak açısından değer ayarlaması gerekli ve önemli bir teknolojidir.<37>
<38>AlN substrat üzerinde direnç ayarının işlem parametreleri şu şekildedir: akım 14,5A, Q frekansı 2500Hz, lazer noktası mesafesi 150. Ayarlamadan sonra kesme işaretlerinin şeklinin analizine dayanarak, dört direnç kesme işaretinin genişliği kare direnç çeşitleri 30μm'den büyüktür ve kesme işaretlerinde muayene belgelerinin ilgili gereksinimlerini karşılayan direnç ve alt tabaka döküntüsü yoktur.<39>
<40>Özetle, mikroelektronik paketleme teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte devre plakasının ısı dağıtma verimliliğine yönelik gereksinimler artıyor ve bu da yüksek ısı iletkenliğine sahip seramik alt tabaka malzemelerinin araştırılmasını ve geliştirilmesini teşvik ediyor. Bunlar arasında alüminyum nitrür (AlN), üstün termal genleşme uyumu ve orta düzeyde dielektrik sabiti özellikleri nedeniyle birçok aday malzeme arasında öne çıkıyor ve yeni nesil devre kartı malzemeleri için popüler bir seçim haline geldi. Bununla birlikte, AlN substratının benzersizliği, Al2O3 substratı ile aynı malzeme sistemi ve prosesinin neden olduğu sorunları önlemek için kalın film bulamacının seçiminde ve üretim sürecinde ilgili ayarlamalar ve optimizasyonlar yapmamızı da gerektirir.<41>
<42>Bu yazıda direnç test plakasının tasarlanması, direnç ile kare sayısı arasındaki ilişkinin ölçülmesi ve analiz edilmesi ve direnç ayarlama teknolojisinin araştırılması yoluyla AlN substratı üzerindeki direnç üretim teknolojisi derinlemesine incelenmiştir. Sonuçlar, direncin boyut oranının makul bir şekilde tasarlanması ve işlem parametrelerinin hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle AlN altlık üzerinde istikrarlı performans ve yüksek hassasiyete sahip direncin yapılabileceğini göstermektedir. Bu araştırma sonuçları yalnızca AlN substratının mikroelektronik paketleme alanında uygulanması için teknik destek sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda gelecekte yüksek güç yoğunluklu elektronik bileşenlerin ısı dağılımı sorununa etkili bir çözüm de sağlıyor. Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, AlN substratının ve onu destekleyen üretim sürecinin iyileştirilmesi, mikroelektronik endüstrisinin sürdürülebilir gelişimine yeni bir canlılık kazandıracaktır.<43>
