Роля мікрапарашка белага корунда ў электронных упаковачных матэрыялах
Калегі, якія працуюць у сферы матэрыялаў і ўпакоўкі, ведаюць, што, хоць электронная ўпакоўка гучыць уражліва, на самой справе ўсё залежыць ад дэталяў. Гэта як надзець ахоўны касцюм на каштоўны чып. Гэты касцюм павінен вытрымліваць удары (механічная трываласць), рассейваць цяпло (цеплаправоднасць) і забяспечваць ізаляцыю і вільгацятрываласць. Недахопы ў любым з гэтых аспектаў маюць вырашальнае значэнне. Сёння мы засяродзімся на распаўсюджаным, але складаным матэрыяле — мікрапарашку белага корунда — каб даследаваць, як гэты малюсенькі інгрэдыент адыгрывае вырашальную ролю ў гэтым ахоўным касцюме.
Ⅰ. Давайце спачатку пазнаёмімся з галоўным героем: «белым воінам» найвышэйшай чысціні.
Белы корундПрасцей кажучы, аксід алюмінію (Al₂O₃) — гэта надзвычай чысты аксід алюмінію (Al₂O₃). Ён сваяк больш распаўсюджанага карычневага корунду, але яго паходжанне больш чыстае. Яго выключная чысціня надае яму белы колер, высокую цвёрдасць, устойлівасць да высокіх тэмператур і выключна стабільныя хімічныя ўласцівасці, што робіць яго практычна неўплыўным на што-небудзь іншае.
Дробленне яго ў мікранны або нават нанаметравы дробны парашок — гэта тое, што мы называемпарашок белага корундаНе варта недаацэньваць гэты парашок. У электронных упаковачных матэрыялах, асабліва ў эпаксідных ліцейных кампандах (ЭМС) або керамічных упаковачных матэрыялах, ён больш, чым проста дадатак; гэта напаўняльнік слупоў.
II. Што менавіта робіць упакоўка?
Уявіце сабе ўпаковачны матэрыял як кавалак «кампазітнага цэменту», дзе смала — гэта мяккі, ліпкі «клей», які ўсё трымае разам. Але аднаго клею недастаткова; ён занадта мяккі, слабы і руйнуецца пры награванні. Вось тут і прыходзіць на дапамогу белы корундавы парашок. Ён нібыта «каменьчыкі» і «пясок», дададзеныя ў цэмент, радыкальна падымаючы характарыстыкі гэтага «цэменту» на новы ўзровень.
У першую чаргу: эфектыўны «канал цеплаправоднасці»
Чып падобны на невялікую печ. Калі цяпло не рассейваецца, гэта можа прывесці ў лепшым выпадку да дросельнай затрымкі і затрымкі, ці нават да поўнага перагарання. Сама смала дрэнна праводзіць цяпло, утрымліваючы яго ўнутры — сапраўды непрыемная сітуацыя.
Мікрапарашок белага корундамае значна вышэйшую цеплаправоднасць, чым смала. Калі вялікая колькасць мікрапарашка раўнамерна размеркавана ў смале, яна эфектыўна стварае сетку з незлічоных малюсенькіх «цеплавых магістраляў». Цяпло, якое выпрацоўваецца чыпам, хутка праводзіцца з унутранай часткі да паверхні ўпакоўкі праз гэтыя часціцы белага корунда, а затым рассейваецца ў паветры або радыятары. Чым больш парашка дадаецца і чым аптымальна падабраны памер часціц, тым шчыльнейшай і больш цякучай становіцца гэтая цеплавая сетка, і тым вышэй агульная цеплаправоднасць (TC) упаковачнага матэрыялу. Высокакласныя прылады цяпер імкнуцца да высокай цеплаправоднасці, і мікрапарашок белага корунда адыгрывае ў гэтым вядучую ролю.
Спецыяльны навык: дакладны «кантролер цеплавога пашырэння»
Гэта вельмі важная задача! Чып (звычайна крэмній), пакавальны матэрыял і падкладка (напрыклад, друкаваная плата) маюць розныя каэфіцыенты цеплавога пашырэння (КТР). Проста кажучы, пры награванні яны пашыраюцца і сціскаюцца ў рознай ступені. Калі хуткасці пашырэння і сціскання пакавальнага матэрыялу істотна адрозніваюцца ад хуткасцей чыпа, ваганні тэмпературы, чаргуючы нізкія і высокія тэмпературы, будуць ствараць значныя ўнутраныя напружанні. Гэта падобна на тое, як некалькі чалавек цягнуць кавалак адзення ў розныя бакі. З часам гэта можа прывесці да расколін чыпа або разбурэння паяных злучэнняў. Гэта называецца «тэрмамеханічнае разбурэнне».
Белы корундавы парашок мае вельмі нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння і вельмі стабільны. Даданне яго ў смалу эфектыўна зніжае каэфіцыент цеплавога пашырэння ўсяго кампазітнага матэрыялу, дакладна адпавядаючы крэмніевай крышталю і падкладцы. Гэта гарантуе, што матэрыялы пашыраюцца і сціскаюцца сінхронна падчас ваганняў тэмпературы, значна зніжаючы ўнутранае напружанне і натуральным чынам паляпшаючы надзейнасць і тэрмін службы прылады. Гэта як каманда: толькі калі яны працуюць разам, яны могуць чагосьці дасягнуць.
Базавыя навыкі: магутны «ўмацавальнік костак»
Пасля зацвярдзення чыстая смала мае сярэднюю механічную трываласць, цвёрдасць і зносаўстойлівасць. Даданне высокацвёрдага і высокатрывалага белага корундовага парашка падобна на ўбудаванне мільярдаў цвёрдых «шкілетаў» у мяккую смалу. Гэта непасрэдна дае тры асноўныя перавагі:
Павышаны модуль пругкасці: матэрыял больш жорсткі і менш схільны да дэфармацыі, лепш абараняе ўнутраны чып і залатыя праваднікі.
Павышаная трываласць: трываласць на выгіб і сціск павялічваецца, што дазваляе яму вытрымліваць знешнія механічныя ўдары і нагрузкі.
Устойлівасць да ізаляцыі і вільгаці: паверхня ўпакоўкі больш цвёрдая і зносаўстойлівая. Акрамя таго, шчыльны напаўняльнік памяншае шлях пранікнення вільгаці, паляпшаючы вільгацятрываласць.
Ⅲ. Проста дадайце яго? Кантроль якасці — гэта галоўнае!
На гэтым этапе вы можаце падумаць, што гэта проста — проста дадайце як мага больш парашка ў смалу. Вось тут і заключаецца сапраўднае майстэрства. Тып парашка, які трэба дадаць, і спосаб яго дадання надзвычай складаныя.
Чысціня — гэта галоўнае: электронны клас і звычайны абразіўны клас — гэта дзве розныя рэчы. У прыватнасці, утрыманне металічных прымешак, такіх як калій (K) і натрый (Na), павінна кантралявацца да надзвычай нізкіх узроўняў ppm. Гэтыя прымешкі могуць міграваць у электрычных палях і вільготным асяроддзі, выклікаючы ўцечку ў ланцугу або нават кароткія замыканні, што ўяўляе сур'ёзную пагрозу для надзейнасці. «Белы» — гэта не проста колер; ён сімвалізуе чысціню. Памер часціц і грануляцыя — гэта цэлае мастацтва: уявіце, што калі б усе сферы былі аднолькавага памеру, паміж імі непазбежна былі б прамежкі. Нам трэба «градаваць» мікрапарашкі рознага памеру так, каб меншыя сферы запаўнялі прамежкі паміж большымі сферамі, дасягаючы найвышэйшай шчыльнасці ўпакоўкі. Больш высокая шчыльнасць упакоўкі забяспечвае больш шляхоў цеплаправоднасці і лепшы кантроль каэфіцыента цеплавога пашырэння. У той жа час памер часціц не павінен быць ні занадта буйным, што паўплывала б на цякучасць апрацоўкі і якасць паверхні; ні занадта дробным, бо гэта стварыла б вялікую плошчу паверхні і дазволіла б празмерна паглынаць смалу, зніжаючы хуткасць запаўнення і павялічваючы выдаткі. Распрацоўка такога размеркавання памераў часціц — адзін з асноўных сакрэтаў кожнай рэцэптуры.
Марфалогія і апрацоўка паверхні маюць вырашальнае значэнне: форма часціц у ідэале павінна быць правільнай, роўнай плошчы, з меншай колькасцю вострых кутоў. Гэта забяспечвае добрую цякучасць смалы і мінімізуе канцэнтрацыю напружанняў. Апрацоўка паверхні яшчэ больш важная.Белы корундгідрафільная, а смала гідрафобная, што робіць іх несумяшчальнымі па сваёй сутнасці. Таму паверхня мікрапарашка павінна быць пакрыта сіланавым злучным агентам, які надае ёй «арганічнае пакрыццё». Такім чынам, парашок можа быць цесна злучаны са смалой, пазбягаючы таго, каб паверхня падзелу стала слабым месцам, якое выклікае расколіны пры ўздзеянні вільгаці або напружання.