New-Tech Magazine | OCT 2021 | Digital Edition

אריזת רכיביםמיקרואלקטרוניים –שליטהעל תכונותתרמיות באמצעותמצעים

PCB ערן ליפ, מנהל מו"פ,

שימוש במעבדים כוללות, בדרך כלל, התקנים אנלוגיים כגון מקלטים, משדרים ורכיבי ניהול הספק הפועלים בזרם גבוה. בכל המקרים שצוינו, צריכת ההספק מתבטאת ביצירת ""נקודות חמות" - אזורים המפיקים חום רב במהלך הפעולה. בהעדר פיזור נאות של החום מאיזורים אלו, טמפרטורת השבב עולה- מה שגורם לפגיעה בביצועי השבב ולסיכון אמינות המערכת כולה. קיימים מספר פתרונות לפיזור חום במעגל במודפס, כולם מסתמכים על המוליכות ) Cu Coins התרמית של מטבעות נחושת ( . למרות Heat Sink המשמשות לפיזור חום (( מקדם מעבר החום המצויין של נחושת ), מדובר במתכת בעלת מקדם W / mK 410( ) ולכן פתרון ppm / c 17( התפשטות תרמי גבוה זה אינו מתאים לזווד שבבים. כדי ליצור מפזר חום בעל מוליכות תרמית גבוהה (מעל 5-7( )) ומקדם התפשטות נמוך W / mK 200 ) ניתן ליצור מערך שכבות מתכתיות ppm / c המשלב נחושת עם מתכות רפרקטוריות. שילוב כזה מבטיח מוליכות תרמית גבוהה, המאפיינת את הנחושת, ומקדם התפשטות נמוך, המאפיין מתכות רפרקטוריות, כאשר המוליכות התרמית ומקדם ההתפשטות

למחצה כמו סיליקון, (מקדם התפשטות של ), החומרים מהם עשויים מעגלים ppm / C 3 מודפסים עשויים משילוב של שרפים וסיבי 15-20 זכוכית (מקדמי התפשטות בטווח ). בתהליכי ההרכבה, הכוללים ppm / C מעלות, 200 חשיפה לטמפרטורות שמעל הבדל זה יוצר מאמצים תרמיים שיכולים ליצור נתקים בנקודות החיבור בין השבב למעגל ומסכנים את אמינות המערכת כולה. הדרך היעילה ביותר להתמודד עם אתגר זה היא על ידי הרכבת השבבים על גבי המעגל המודפס בצורה עקיפה, תוך שימוש במצע .) 1 ) כשכבת ביניים (ראו איור substrate ( השבב, הארוז על גבי המצע, מהווה יחידה ,) Chip - Scale Package - CSP בפני עצמה ( המורכבת בשלמותה על המעגל הראשי. כדי לגשר על הפער בין מקדמי ההתפשטות של השבב והמעגל, המצע צריך להיות בנוי מחומר התואם לתהליכי הייצור הקיימים . ppm / c 5-7 ובעל מקדם התפשטות של אתגר משמעותי נוסף בהצמדת שבב למעגל מודפס מבוסס על הצורך בפיזור חום. ביישומים דיגיטליים, הקטנת גודל הטרנזיסטורים מתבטאת בין השאר בצריכת הספק מוגברת. מערכות אחרות, העושות

זעור של רכיבים ומערכות מאפשר מיקרואלקטרוניות

מ

לפתח מערכות מתקדמות - בעלות יכולות (פונקציונליות) משופרות, משקל נמוך ומהירות גבוהה. במשך עשרות שנים, תעשיית המיקרואלקטרוניקה עוסקת בהקטנת גודל הטרנזיסטורים – אבן הבניין של כל שבב מיקרואלקטרוני, כדי לצמצם את גודל השבבים ביישומים שונים - בתעשיות הרכב, התעופה והחלל, התעשייה הרפואית ועוד. כיום, היכולת למזער מערכות אינה מוכתבת עוד על ידי גודל הטרנזיסטורים. במקום זאת, גודל המערכת ומידת אמינותה מוכתבים, במקרים רבים, על ידי זיווד השבבים ומידות המעגל המודפס. המצע שעליו השבב נארז הופך לכן למרכיב קריטי בפיתוח מערכות מתקדמות וממוזערות. כדי להבטיח פעילות תקינה ואמינה של המערכת כולה, על המצע והאריזה לעמוד בדרישות תרמיות, מכניות וחשמליות שונות ולהתאים לתכונות השבב עצמו. אחד האתגרים המשמעותיים ביותר בשילוב שבב במעגל מודפס הוא התאמת מקדם ההתפשטות התרמי של החומרים. בעוד השבבים עשויים מחומרים מוליכים

New-Tech Magazine l 36