గ్రానైట్ బేస్ వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ పరికరాలకు ఉష్ణ ఒత్తిడిని తొలగించగలదా?

వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ యొక్క ఖచ్చితమైన మరియు సంక్లిష్టమైన సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలో, థర్మల్ స్ట్రెస్ చీకటిలో దాగి ఉన్న "డిస్ట్రాయర్" లాంటిది, ప్యాకేజింగ్ నాణ్యతను మరియు చిప్స్ పనితీరును నిరంతరం బెదిరిస్తుంది. చిప్స్ మరియు ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్స్ మధ్య థర్మల్ విస్తరణ గుణకాలలో వ్యత్యాసం నుండి ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రత మార్పుల వరకు, థర్మల్ స్ట్రెస్ యొక్క ఉత్పత్తి మార్గాలు వైవిధ్యంగా ఉంటాయి, కానీ అన్నీ దిగుబడి రేటును తగ్గించడం మరియు చిప్స్ యొక్క దీర్ఘకాలిక విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేసే ఫలితాన్ని సూచిస్తాయి. గ్రానైట్ బేస్, దాని ప్రత్యేకమైన పదార్థ లక్షణాలతో, థర్మల్ స్ట్రెస్ సమస్యను ఎదుర్కోవడంలో నిశ్శబ్దంగా శక్తివంతమైన "సహాయకుడు"గా మారుతోంది.
వేఫర్ ప్యాకేజింగ్‌లో ఉష్ణ ఒత్తిడి సందిగ్ధత
వేఫర్ ప్యాకేజింగ్‌లో అనేక పదార్థాల సహకార పని ఉంటుంది. చిప్స్ సాధారణంగా సిలికాన్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో కూడి ఉంటాయి, అయితే ప్లాస్టిక్ ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్స్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్‌ల వంటి ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్స్ నాణ్యతలో మారుతూ ఉంటాయి. ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ కోఎఫీషియంట్ (CTE)లో గణనీయమైన తేడాల కారణంగా వివిధ పదార్థాలు థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ మరియు సంకోచ స్థాయిలో చాలా తేడా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సిలికాన్ చిప్స్ యొక్క థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ కోఎఫీషియంట్ సుమారుగా 2.6×10⁻⁶/℃, అయితే సాధారణ ఎపాక్సీ రెసిన్ మోల్డింగ్ మెటీరియల్స్ యొక్క థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ కోఎఫీషియంట్ 15-20 ×10⁻⁶/℃ వరకు ఉంటుంది. ఈ భారీ అంతరం ప్యాకేజింగ్ తర్వాత శీతలీకరణ దశలో చిప్ మరియు ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్ యొక్క సంకోచ డిగ్రీ అసమకాలికంగా ఉండటానికి కారణమవుతుంది, రెండింటి మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లో బలమైన ఉష్ణ ఒత్తిడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. థర్మల్ స్ట్రెస్ యొక్క నిరంతర ప్రభావంలో, వేఫర్ వార్ప్ మరియు వైకల్యం చెందవచ్చు. తీవ్రమైన సందర్భాల్లో, ఇది చిప్ పగుళ్లు, టంకము కీలు పగుళ్లు మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ డీలామినేషన్ వంటి ప్రాణాంతక లోపాలకు కూడా కారణం కావచ్చు, దీని ఫలితంగా చిప్ యొక్క విద్యుత్ పనితీరు దెబ్బతింటుంది మరియు దాని సేవా జీవితంలో గణనీయమైన తగ్గుదల ఏర్పడుతుంది.పరిశ్రమ గణాంకాల ప్రకారం, థర్మల్ ఒత్తిడి సమస్యల వల్ల ఏర్పడే వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ యొక్క లోపభూయిష్ట రేటు 10% నుండి 15% వరకు ఉంటుంది, ఇది సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ యొక్క సమర్థవంతమైన మరియు అధిక-నాణ్యత అభివృద్ధిని పరిమితం చేసే కీలక అంశంగా మారుతుంది.

గ్రానైట్ స్థావరాల యొక్క లక్షణ ప్రయోజనాలు
తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం: గ్రానైట్ ప్రధానంగా క్వార్ట్జ్ మరియు ఫెల్డ్‌స్పార్ వంటి ఖనిజ స్ఫటికాలతో కూడి ఉంటుంది మరియు దాని ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 0.6 నుండి 5×10⁻⁶/℃ వరకు ఉంటుంది, ఇది సిలికాన్ చిప్‌లకు దగ్గరగా ఉంటుంది. ఈ లక్షణం వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో, ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులను ఎదుర్కొన్నప్పుడు కూడా, గ్రానైట్ బేస్ మరియు చిప్ మరియు ప్యాకేజింగ్ పదార్థాల మధ్య ఉష్ణ విస్తరణలో వ్యత్యాసం గణనీయంగా తగ్గుతుంది. ఉదాహరణకు, ఉష్ణోగ్రత 10℃ మారినప్పుడు, గ్రానైట్ బేస్‌పై నిర్మించిన ప్యాకేజింగ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ యొక్క పరిమాణ వైవిధ్యాన్ని సాంప్రదాయ మెటల్ బేస్‌తో పోలిస్తే 80% కంటే ఎక్కువ తగ్గించవచ్చు, ఇది అసమకాలిక ఉష్ణ విస్తరణ మరియు సంకోచం వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఒత్తిడిని బాగా తగ్గిస్తుంది మరియు వేఫర్‌కు మరింత స్థిరమైన మద్దతు వాతావరణాన్ని అందిస్తుంది.
అద్భుతమైన ఉష్ణ స్థిరత్వం: గ్రానైట్ అత్యుత్తమ ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీని అంతర్గత నిర్మాణం దట్టంగా ఉంటుంది మరియు స్ఫటికాలు అయానిక్ మరియు సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా దగ్గరగా బంధించబడి, లోపల నెమ్మదిగా ఉష్ణ వాహకతను అనుమతిస్తుంది. ప్యాకేజింగ్ పరికరాలు సంక్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత చక్రాలకు లోనైనప్పుడు, గ్రానైట్ బేస్ ఉష్ణోగ్రత మార్పుల ప్రభావాన్ని సమర్థవంతంగా అణచివేయగలదు మరియు స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రాన్ని నిర్వహించగలదు. ప్యాకేజింగ్ పరికరాల సాధారణ ఉష్ణోగ్రత మార్పు రేటు (నిమిషానికి ±5℃ వంటివి) కింద, గ్రానైట్ బేస్ యొక్క ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత విచలనాన్ని ±0.1℃ లోపల నియంత్రించవచ్చని సంబంధిత ప్రయోగాలు చూపిస్తున్నాయి, స్థానిక ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాల వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఒత్తిడి సాంద్రత యొక్క దృగ్విషయాన్ని నివారించవచ్చు, ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ అంతటా వేఫర్ ఏకరీతి మరియు స్థిరమైన ఉష్ణ వాతావరణంలో ఉండేలా చూసుకోవచ్చు మరియు ఉష్ణ ఒత్తిడి ఉత్పత్తి యొక్క మూలాన్ని తగ్గిస్తుంది.
అధిక దృఢత్వం మరియు వైబ్రేషన్ డంపింగ్: వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో, లోపల ఉన్న యాంత్రిక కదిలే భాగాలు (మోటార్లు, ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలు మొదలైనవి) కంపనాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ కంపనాలు వేఫర్‌కు ప్రసారం చేయబడితే, అవి వేఫర్‌కు ఉష్ణ ఒత్తిడి వల్ల కలిగే నష్టాన్ని తీవ్రతరం చేస్తాయి. గ్రానైట్ బేస్‌లు అధిక దృఢత్వాన్ని మరియు అనేక లోహ పదార్థాల కంటే ఎక్కువ కాఠిన్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి బాహ్య కంపనాల జోక్యాన్ని సమర్థవంతంగా నిరోధించగలవు. అదే సమయంలో, దాని ప్రత్యేకమైన అంతర్గత నిర్మాణం దీనికి అద్భుతమైన వైబ్రేషన్ డంపింగ్ పనితీరును అందిస్తుంది మరియు వైబ్రేషన్ శక్తిని వేగంగా వెదజల్లడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. గ్రానైట్ బేస్ ప్యాకేజింగ్ పరికరాల ఆపరేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ వైబ్రేషన్ (100-1000Hz) ను 60% నుండి 80% వరకు తగ్గించగలదని, కంపనం మరియు ఉష్ణ ఒత్తిడి యొక్క కలపడం ప్రభావాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుందని మరియు వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ యొక్క అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు అధిక విశ్వసనీయతను మరింత నిర్ధారిస్తుందని పరిశోధన డేటా చూపిస్తుంది.
ఆచరణాత్మక అనువర్తన ప్రభావం
ప్రసిద్ధ సెమీకండక్టర్ తయారీ సంస్థ యొక్క వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ ఉత్పత్తి శ్రేణిలో, గ్రానైట్ బేస్‌లతో ప్యాకేజింగ్ పరికరాలను ప్రవేశపెట్టిన తర్వాత, విశేషమైన విజయాలు సాధించబడ్డాయి. ప్యాకేజింగ్ తర్వాత 10,000 వేఫర్‌ల తనిఖీ డేటా విశ్లేషణ ఆధారంగా, గ్రానైట్ బేస్‌ను స్వీకరించే ముందు, థర్మల్ ఒత్తిడి వల్ల కలిగే వేఫర్ వార్పింగ్ లోపం రేటు 12%. అయితే, గ్రానైట్ బేస్‌కు మారిన తర్వాత, లోపం రేటు 3% లోపు బాగా పడిపోయింది మరియు దిగుబడి రేటు గణనీయంగా మెరుగుపడింది. ఇంకా, దీర్ఘకాలిక విశ్వసనీయత పరీక్షలు అధిక ఉష్ణోగ్రత (125℃) మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత (-55℃) యొక్క 1,000 చక్రాల తర్వాత, గ్రానైట్ బేస్ ప్యాకేజీపై ఆధారపడిన చిప్ యొక్క టంకము జాయింట్ వైఫల్యాల సంఖ్య సాంప్రదాయ బేస్ ప్యాకేజీతో పోలిస్తే 70% తగ్గిందని మరియు చిప్ యొక్క పనితీరు స్థిరత్వం బాగా మెరుగుపడిందని చూపించాయి.

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు చిన్న పరిమాణం వైపు ముందుకు సాగుతున్నందున, వేఫర్ ప్యాకేజింగ్‌లో థర్మల్ స్ట్రెస్ కంట్రోల్ అవసరాలు మరింత కఠినంగా మారుతున్నాయి. తక్కువ థర్మల్ విస్తరణ గుణకం, థర్మల్ స్టెబిలిటీ మరియు వైబ్రేషన్ తగ్గింపులో వాటి సమగ్ర ప్రయోజనాలతో గ్రానైట్ బేస్‌లు వేఫర్ ప్యాకేజింగ్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి మరియు థర్మల్ స్ట్రెస్ ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి కీలకమైన ఎంపికగా మారాయి. సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ యొక్క స్థిరమైన అభివృద్ధిని నిర్ధారించడంలో అవి పెరుగుతున్న ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తున్నాయి.