Elektronik Ambalaja Giriş

Elektronik ambalaj, enkronların bilimi ve mühendisliğidir, koruma ve yarı iletken cihazlar ve diğer elektronik bileşenleri işlevsel sistemlere bağlanır. Mekanik destek, elektrik bağlantı, termal yönetim ve koruma, nem, toz ve vibrasyon gibi çevresel faktörlerden biridir.Demokratik elektronik olarak, elektriksel genişlemenin katlanması ve endüstrileri, yüksek frekanslarda daha hızlı bir şekilde optimize edilmesi gereken elektriksel paketleme malzemeleridir.

Gelişmiş Ambalaj Malzemelerinde Gereken Anahtar Özellikler

Gelişen malzemelerin neden bu kadar önemli olduğunu anlamak için, modern paketleme malzemelerinin karşılaması gereken kritik performansı ilk incelemeye yardımcı olur.

  • [FONT:0] ⁇ iletkenliği[[DÜT:1) - Yüksek ısı dağılımı, sıcak noktaları önlemek ve cihaz uzunluğu sağlamak için gereklidir. Geleneksel polimerler düşük iletkenliğe sahiptir (~0.2-0.5 W/mK), gelişmiş malzemeler 10-100+ W/mK hedef alır.
  • [FONT:0)Köpek genişlemenin (CTE) verimlileştirilmesi (CTE)) - Silikonla yakın bir maç (yaklaşık 2.6 ppm/°C) termal stres azaltır ve çatlakları önler. Mismatches delaminasyon ve yorgunluk.
  • [Df) ve dağıtım faktörü (Df)[Df)[Df)[Df / C / Dk / Dk değerleri, 5G ve radar gibi yüksek frekanslı uygulamalardaki sinyal kaybı ve haçla ilgili en yüksek frekanslı uygulamalar.
  • [FONT:0]Mechanical power and esneklik) - Malzemeler montaj streslerine, termal bisiklete ve bazen esnek elektronikte bükmeye dayanmalıdır.
  • [FONT:0)Adhesion ve süreç uyumluluk[[Dönetici: 1) Malzeme substratlar, kalıp bileşikler ve metalizasyon tabakaları ile iyi bağ kurması ve mevcut üretim yöntemleri ile laminat, enjeksiyon kalıplama veya parçalama gibi uyumlu olmalıdır.
  • [FONT:0)Moisture ve kimyasal direniş[Dönetici: 1) - nem, korozyona karşı koruma ve çözücüler uzun vadeli güvenilirlik için gereklidir.

Tek bir malzeme tüm alanlarda öne çıkar, bu nedenle hedef, bu özellikleri belirli uygulamalar için dengelemek için mühendisler veya yeni maddeler üretmektir. Aşağıdaki malzemeler, geleneksel seçeneklerle ilgili bu zorlukların bir veya daha fazlasını tarif etti.

Gelişen malzemeler Elektronik Ambalaj Dönüştürülüyor

Graphene ve Karbon bazlı Nanomalzemeler

Karbon atomik bir sıvının, yüksek çözünürlükte kullanılan ısı iletkenlerinin tek atomik tabakası, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ısı iletkenleri ile karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ısı iletkenleri elde eden grafiklere sahiptir.

MetalOrganic Frameworks (MOFs)

Metal-organik çerçeveler, metal iyonları organik bağlantıcılara koordine edilen göz ardı edilen göz ardı edilebilir bir optik çerçevedir. Metal-partiküller, betonlu yüzeylere entegre edilebilir bir şekilde beton kaplama sistemleri ile birlikte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ısı geçişi için kullanılan ısı geçişi için kullanılan ısı geçişi sağlar.

SeramikPolymer Kompozitler

Metaller, alüminyum nitrit ve boron nitride yüksek termal iletkenlik ve düşük CTE sunar, ancak polimerler işlemeyi zorlar ve yüksek çözünürlükte ısıtılırlar, ancak yüksek ısı iletkenleri ile ısıtılırlar.

Sıvı Metal Isı Arayüzü Malzemeler

Metaller, galyum bazlı alaşımlar (örneğin, Galinstan kompozit, eutectic Ga-In-Sn), TIMs olarak geniş bir sıcaklık aralığı (bazı alaşımlar için aşırı yüksek ısı iletkenliği 28-39 W/mK) ve yüksek enerjili bakırlar için mükemmel bir şekilde uyum sağlarlar, bu da yüksek çözünürlükte olan metalik kaplamalar için sıvı kaplamalar sağlar.

Boron nitride ve Diğer 2D Malzemeler

Grafikte, diğer iki boyutlu malzemeler ambalaj için incelenmiştir. Hexagonal boron nitride (hBN) yüksek termal iletkenlik ile bir elektrik değiştiricidir, dielektrik ısı yayıcıları için doğal bir aday yapar.

Gelişen Malzemeleri Kabul Etmek ve Perspektifleri

Bu malzemelerin faydaları açık: daha yüksek termal iletkenlik, daha iyi elektrik performansı, ağırlık ve kalınlık azaltılır ve daha yüksek sıcaklıklar ve frekanslarda çalışabilme yeteneğine sahiptir. Örneğin, grafikene- TIMs ve 2D kaplamalar, 10-20°C'nin geleneksel nemlere kıyasla daha az sayıda engel performansı sağlar, daha yüksek güç dezenginlikleri sağlar. - Seramik-polimer kompozitleri, esnek seramik substratlarının değiştirilmesine izin verir, sistem ağırlığını ve maliyetine göre. MOFs ve 2D kaplamalar, daha önce görülmemiş bariyer performansı sağlar.

Ancak, yüksek kaliteli grafiklere sahip olan yüksek çözünürlükte (örneğin, yüksek çözünürlükte) yüksek çözünürlükte olan veya standart işlemlerden dolayı yüksek çözünürlükte (pek 260°C) daha fazla işlem yapılır. Örneğin, sıvı metaller ısıtılır.

Endüstri işbirliği bu zorlukların üstesinden gelmek önemlidir. IEEE Electronics Ambalaj Topluluğu ve Uluslararası Mikroelektronik Kurul ve Ambalaj Topluluğu (IMAPS) araştırma ve standartlaştırmayı teşvik eder. Birkaç üniversite ve ulusal laboratuvarlar gelişmiş paketleme malzemeleri için özel programlar sunar ve birçok start-uplar niş çözümler üretir.

Gerçek Dünya İmalatına Entegrasyon

En erken ortaya çıkan malzemelerin başarıyla dağıtılması sadece maddi özelliklerle değil, aynı zamanda mevcut üretim iş akışlarına dahil edilebilirler.Örneğin, grafikte doldurulmuş epoxies, karma dolumları kullanarak yaygın olarak kullanılan bir beton işleme işlemidir.

Future Outlook ve Araştırma Yolu

Elektronik ambalajın geleceği üç megatrend tarafından şekillendirilecektir: heterojen entegrasyon, 3D paketleme ve geniş bantlı paketlemeler (örneğin GaN ve SiC) için çok sayıda termal yönetim zorluklarını birleştirir - birden çok katmanlar aracılığıyla karıştırılmalıdır, analog malzemeler tek bir paketle birleştirilmelidir, çok boyutlu iletkenlik ve mekanik uyumluluk ile yapılır.

Yapay zeka ve makine öğrenimi, malzeme keşfini hızlandırıyor. Araştırmacılar, yeni kompozitlerin termal iletkenliğini tahmin etmek için hesaplama modelleri kullanıyor ve beklenmedik sinerjik morfolojidir ve termal sistemler tarafından kaynaklanan uzun vadeli güvenilirlik. Otomatik deneysel platformlar günde yüzlerce malzeme formülasyonunu sentezleyebilir ve test edebilir.Bu kombinatörel yaklaşım, gelişim döngüsünü kısaltır ve beklenmedik sinerjik sinerjik sinerjik sinerjik enerjileri tanımlar.

Düzenleme ve sürdürülebilirlik baskıları da malzemelerin seçimine de etki eder. Birçok geleneksel malzeme hala liderlik, yarı iletken polimerler veya nadir topraklar içerir ve alternatif malzemeler şu anda sentetik seçeneklerin arkasında çevresel olarak geri kalmışlardır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yüksek performanslı elektronik ambalaj için güncel malzemeler sadece artımlı gelişmeler değildir - gelecekteki cihazın yeteneklerine olanak sağlar. Graphene, karbon nanotüpler, MOFs, seramik-polimer kompozitler, sıvı metaller ve 2D malzemeler her biri ısı yönetimi, elektrik performansı ve güvenilirlik ile ilgili her bir özelliktir.

[0]Daha fazla okuma için, IEEE Electronics Ambalaj Topluluğu'nun gelişmiş ambalaj malzemeleri (IEEE EPS) ve Nature Materials ve Journal of Electronic Packaging () hakkındaki son inceleme makalelerini görün.