1, המנגנון הפיזי והתמריצים החומריים של ניתוק בין שכבות
הכישלון של מבנים למינציה הוא למעשה השפלה של התכונות המכניות של ממשקים בין שכבים. כאשר חוזק הגזירה הממשקית נמוך מהכוח המלוכד של החומר, מתרחשת דלמינציה בין שכבתית. תהליך זה כולל מרובי - מנגנונים פיזיים בקנה מידה:
חוסר התאמה של מתח תרמי: ההבדל במקדם ההתרחבות התרמית (CTE) בין חומרים שונים הוא הגורם העיקרי. לדוגמה, בייצור PCB, ההבדל ב- CTE בין מצע FR-4 (CTE ≈ 14-17 עמודים לדקה/ מעלה) לבין נייר רדיד נחושת (CTE ≈ 17 עמודים לדקה/ מעלה) הוא קטן, אך כאשר חומרי אובדן נמוך (כמו PTFE, CTE TOPTON CONDARDING CANDAINT, ניתן להגיע לטיפול במעלה של COMALING, צוות המרכז הלאומי של ננו-טכנולוגיה מצא במחקר על גרפן/MOO ∝ van der der Waals Heterostruttures כי כוח הכוח van der waals הבין-שכבתי הוא רק 0.1-1 n/m, אשר נוטה להחליק תחת לחץ תרמי.
כשל כימי של הממשק: גורמים סביבתיים כמו לחות וחמצונים יכולים לפגוע בממשק קשרים כימיים. נטילת מערכת בידוד הקיר החיצוני של בניין כדוגמה, חוזק ההדבקה בין מרגמה פולימרית ללוח XPS יקטן ב -40% בסביבת לחות של 95%, וכתוצאה מכך פילינג של שכבת הטיח. באופן דומה, באריזות מוליכים למחצה, Si - o - קשר Si בסיליקון ניטריד/סיליקון תחמוצת ערימה עוברת הידרוליזה בטמפרטורה גבוהה של 150 מעלות, מה שמוביל לדיפוזיה של מתכת והזלה משתלבת.
הצטברות פגמים בתהליכים: פגמים במיקרו בייצור למינציה יכולים להפוך למקורות להתחלת הסדק. לדוגמה, במהלך תהליך הלמינציה של לוחות רב שכבתיים של PCB, אם שרף הספוג מראש (PP) אינו זורם מספיק, אזורים חלשים עם נקבוביות העולה על 5%, אשר ייסדקו באופן עדיף תחת רטט מכני או הלם תרמי. צוות מאוניברסיטת נאנג'ינג מצא במחקר שלהם על שני מכשירים משולבים למחצה מוליכים למחצה ממדי, כי הפולימתיל מתקרילט שנותר (PMMA) במערימת MOS ₂/גרפן במהלך ליטוגרפיה של קרן האלקטרונים מפחית את האנרגיה הממשקית, וכתוצאה מכך בירידה של 30% בעוצמת הפיל.
2, ניתוח מקרים טיפוסי בתעשייה
מקרה 1: מלכודת שלמות האות בעיצוב ערימת PCB
יצרן ציוד תקשורת מהיר- יצרן ציוד תקשורת מהירות אימץ תכנון PCB של 12 שכבות, אך לא הצליח לעקוב אחר עקרון הסימטריה המשולש (עובי נייר נחושת, סידור לוח ליבה וסימטריה של מראה של השכבה הדיאלקטרית), וכתוצאה מכך סטייה של 0.3 מ"מ בין שכבת האות למישור ההתייחסות, העולה על סובלנות העיצוב של 0.05mm. זה הוביל לשתי השלכות: ראשית, בקרת אובדן עכבה גרמה למקדם השתקפות האות הסוף היחיד לעלות מ -10% ל 25%, וכתוצאה מכך דיאגרמות עיניים סגורות; שנית, הצימוד האלקטרומגנטי הבין -שכבתי משופר, ומפגש הקצה הקרוב (הבא) מתדרדר מ- -40 dB ל- -30 dB. המוצר הסופי מעובד מחדש בגלל שלמות האות הלא מספקת, וכתוצאה מכך אובדן של למעלה מעשרה מיליון יואן.
מקרה 2: בניית תאונת ניתוק מערכת בידוד קיר חיצוני
בשנת 2022 אימץ פרויקט מגורים מערכת בידוד חיצונית של לוח צמר צמר. מסיבת הבנייה בחרה בברגי עוגן הרחבה רגילים להפחתת העלויות, ועומק העיגון היה 25 מ"מ בלבד (דרישת תכנון 40 מ"מ). במזג האוויר בטייפון, כאשר לחץ הרוח השלילי מגיע ל -2.5 kPa, חוזק המתיחה בין בורג העוגן לבסיס הבטון המוגזר הוא פחות מ- 0.1 MPa, וכתוצאה מכך ניתוק שכבת הבידוד כולה. לאחר הבדיקה, נמצא כי תכולת הפולימר בדבק הייתה רק 3% (דרישה סטנדרטית גדולה יותר או שווה ל 8%), וכוח הגזירה בממשק שבין שכבת הטיח ללוח צמר הסלע היה רק 0.05 מגה -פ"ס, הרבה מתחת לדרישת המפרט של 0.12 MPa.
מקרה 3: כישלון דיפוזיה של מתכת במבנים מוערמים למחצה מוליכים למחצה
יצרן מכשירי חשמל מסוים משתמש ב- ALN/SIN ₓ שכבות פסיבציה מוערמות בייצור חצי גליום ניטריד (GAN) כדי לדכא את התמוטטות הזרם. עם זאת, עקב בקרת טמפרטורה לא תקינה בתצהיר השכבה של SIN ₓ (450 מעלות לעומת תכנון 400 מעלות), נוצרו מיקרו -סריקים ברוחב של 0.5 מיקרומטר בממשק ALN/SI. בבדיקת הטיה הפוכה בגובה 175 מעלות - טמפרטורה, אטומי אלומיניום התפזרו לאורך הסדק לתעלת ה- GAN, מה שגרם לסחף מתח סף של עד 2V, ותשבת המכשיר צנחה בחדות מ 95% ל 60%.
3, אסטרטגיות מניעה ובקרה לניתוק בין שכבות
בחירת חומרים ואופטימיזציה של ממשק
תכנון חומרי שיפוע: ב- PCB ניתן להכניס שכבת מעבר שיפוע (כגון שרף אפוקסי מלא קרמיקה) בין חומרי CTE גבוהים ונמוכים כדי להפחית את שיפוע ה- CTE מ 100 עמודים לדקה/ מעלה ל 20 עמודים לדקה/ מעלות, מה שמפחית משמעותית את הלחץ התרמי.
טכנולוגיית שינוי ממשק: טיפול בפלזמה בלוח הבידוד של XPS יכול להפחית את זווית המגע של פני השטח שלו מ 90 מעלות ל 20 מעלות, ולהגדיל את חוזק ההדבקה עם מרגמה פולימרית ל 0.15 מגה. באופן דומה, הצגת טיפול במימן למינציה של MOS ₂/גרפן יכולה להגדיל את האנרגיה הממשקית ב- 50% ולהשיג חוזק קליפות של 0.5 n/m.
דבק פונקציונלי: פיתוח גבוה - דבק אספלט עמיד לטמפרטורה (כגון הוספת ננו SiO ₂) יכול להגדיל את נקודת הריכוך של שלבקת האספלט ב 20 מעלות תוך 80 מעלות, הימנעות מהפרדת שכבה הנגרמת על ידי זרימה. באריזות מוליכים למחצה, שימוש בשרף בנזוקסזין במקום שרף אפוקסי מסורתי יכול להפחית את קצב ההידרוליזה של למינציה של סיליקון ניטריד/סיליקון ב- 90% ב -150 מעלות.
בקרת תהליכים ובדיקת איכות
טכנולוגיית למינציה מדויקת: בייצור PCB ניתן לשלוט על נקבוביות הבין -שכבתית<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.
מערכת ניטור מקוונת: בייצור רישום קרמיקה למינציה חסר, מוצגת בדיקות הרסניות ללא אולטרה סאונד כדי לפקח על מצב ההדבקה בין שכבות Al ₂ O3/TIC בזמן אמת. כאשר מתגלה משרעת הגל המשתקפת להיות גדולה מ- 30 dB, היא נשפטת כאזור פגמים.
מבחן חיים מואץ: ערכו 85 מעלות /85% מבחן הזדקנות חום רטוב על תאים סולאריים מוערמים. כאשר דחיית היעילות גדולה מ- 5%, התאמת פרמטר התהליך מופעלת. צוות המרכז הלאומי של ננו -טכנולוגיה מצא באמצעות ניסוי זה כי ההתנגדות לממשק של ערימת גרפן/MOO3 עלתה פי שלושה לאחר 1000 שעות, ובכך מיטבה את תהליך בקרת הכוח של ואן דר וואלס.
מפרט תכנון וגיבוש סטנדרטי
עקרון סימטריה: תכנון PCB חייב לעמוד בדרישות הסימטריה המשולשת של "סימטריה של נייר נחושת, סימטריה דיאלקטרית וסימטריה כוח/קרקע". לדוגמה, מומלץ להשתמש ב- "s - g - p - s - s - p - g {{7} S" מבנה (S: SIGNAL LAYER, LAYER LAYER, PORTER LAYER, P: POCTING LAYER 8: P-LAYER LAYER, POCTER LAYER, P-LAYER 8: PORTER THARE THARE 8: POLAY THARE 8) נתיב ב -40% ומפחית את המפגש ב -25 dB.
תכנון גורמי בטיחות: במערכת בידוד הבניין, יש לחשב את מספר ברגי העוגן לפי תקן JGJ 144-2019, עם לא פחות מ 6 ברגים למ"ר, ועומק העיגון צריך לחדור לשכבת הבסיס ב 20 מ"מ. עבור לוחות צמר סלע, יש להוסיף מחברים מכניים נוספים כדי להגדיל את ערך התנגדות לחץ הרוח של המערכת מעל 5 kPa.
אימות אמינות: מכשירי מוליכים למחצה צריכים לעבור את מבחן ההטיה ההפוך (HTRB) בטמפרטורה גבוהה לפי תקן JESD22-A110E. לאחר 1000 שעות של בדיקות מתמשכות תוך 150 מעלות ומתח הטיה של 80% מהערך המדורג, זרם הדליפה הבין -שכבתי צריך להיות פחות מ- 1 מיקרו A.
