क्या ग्रेनाइट आधार वेफर पैकेजिंग उपकरण के लिए थर्मल तनाव को खत्म कर सकता है।

वेफर पैकेजिंग की सटीक और जटिल अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया में, तापीय तनाव अंधेरे में छिपे एक "विध्वंसक" की तरह है, जो पैकेजिंग की गुणवत्ता और चिप्स के प्रदर्शन को लगातार खतरे में डालता है। चिप्स और पैकेजिंग सामग्री के बीच तापीय प्रसार गुणांकों के अंतर से लेकर पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान तापमान में भारी बदलाव तक, तापीय तनाव के निर्माण के मार्ग विविध हैं, लेकिन सभी का परिणाम उपज दर में कमी और चिप्स की दीर्घकालिक विश्वसनीयता पर प्रभाव पड़ता है। ग्रेनाइट बेस, अपने अद्वितीय भौतिक गुणों के साथ, तापीय तनाव की समस्या से निपटने में चुपचाप एक शक्तिशाली "सहायक" बन रहा है।
वेफर पैकेजिंग में तापीय तनाव की दुविधा
वेफर पैकेजिंग में कई सामग्रियों का संयुक्त कार्य शामिल होता है। चिप्स आमतौर पर सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थों से बने होते हैं, जबकि प्लास्टिक पैकेजिंग सामग्री और सबस्ट्रेट्स जैसी पैकेजिंग सामग्री की गुणवत्ता अलग-अलग होती है। पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान तापमान में परिवर्तन होने पर, तापीय प्रसार गुणांक (CTE) में महत्वपूर्ण अंतर के कारण, विभिन्न सामग्रियों के तापीय प्रसार और संकुचन की मात्रा में बहुत भिन्नता होती है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन चिप्स का तापीय प्रसार गुणांक लगभग 2.6×10⁻⁶/°C होता है, जबकि सामान्य एपॉक्सी रेज़िन मोल्डिंग सामग्रियों का तापीय प्रसार गुणांक 15-20 ×10⁻⁶/°C जितना अधिक होता है। यह विशाल अंतर पैकेजिंग के बाद शीतलन चरण के दौरान चिप और पैकेजिंग सामग्री के संकुचन की मात्रा को अतुल्यकालिक बना देता है, जिससे दोनों के बीच इंटरफेस पर एक मजबूत तापीय तनाव उत्पन्न होता है। तापीय तनाव के निरंतर प्रभाव में, वेफर विकृत और विकृत हो सकता है। गंभीर मामलों में, यह चिप क्रैक, सोल्डर जॉइंट फ्रैक्चर और इंटरफ़ेस डिलेमिनेशन जैसे घातक दोष भी पैदा कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप चिप के विद्युत प्रदर्शन को नुकसान पहुँचता है और इसकी सेवा जीवन में उल्लेखनीय कमी आती है। उद्योग के आंकड़ों के अनुसार, तापीय तनाव के कारण वेफर पैकेजिंग में खराबी की दर 10% से 15% तक हो सकती है, जो सेमीकंडक्टर उद्योग के कुशल और उच्च-गुणवत्ता वाले विकास में बाधा डालने वाला एक प्रमुख कारक बन गया है।

ग्रेनाइट बेस के विशिष्ट लाभ
कम तापीय प्रसार गुणांक: ग्रेनाइट मुख्य रूप से क्वार्ट्ज और फेल्डस्पार जैसे खनिज क्रिस्टलों से बना होता है, और इसका तापीय प्रसार गुणांक अत्यंत कम होता है, जो आमतौर पर 0.6 से 5×10⁻⁶/℃ तक होता है, जो सिलिकॉन चिप्स के करीब होता है। यह विशेषता वेफर पैकेजिंग उपकरणों के संचालन के दौरान, तापमान में उतार-चढ़ाव के बावजूद, ग्रेनाइट बेस और चिप व पैकेजिंग सामग्री के बीच तापीय प्रसार में अंतर को काफी कम कर देती है। उदाहरण के लिए, जब तापमान में 10℃ का परिवर्तन होता है, तो ग्रेनाइट बेस पर निर्मित पैकेजिंग प्लेटफ़ॉर्म के आकार में परिवर्तन पारंपरिक धातु बेस की तुलना में 80% से अधिक कम हो सकता है, जो अतुल्यकालिक तापीय प्रसार और संकुचन के कारण होने वाले तापीय तनाव को काफी कम करता है, और वेफर के लिए एक अधिक स्थिर समर्थन वातावरण प्रदान करता है।
उत्कृष्ट तापीय स्थिरता: ग्रेनाइट में उत्कृष्ट तापीय स्थिरता होती है। इसकी आंतरिक संरचना सघन होती है, और क्रिस्टल आयनिक और सहसंयोजक बंधों द्वारा घनिष्ठ रूप से जुड़े होते हैं, जिससे भीतर धीमी ऊष्मा चालन संभव होता है। जब पैकेजिंग उपकरण जटिल तापमान चक्रों से गुजरता है, तो ग्रेनाइट आधार स्वयं पर तापमान परिवर्तनों के प्रभाव को प्रभावी ढंग से दबा सकता है और एक स्थिर तापमान क्षेत्र बनाए रख सकता है। प्रासंगिक प्रयोगों से पता चलता है कि पैकेजिंग उपकरण की सामान्य तापमान परिवर्तन दर (जैसे ±5°C प्रति मिनट) के तहत, ग्रेनाइट आधार के सतही तापमान एकरूपता विचलन को ±0.1°C के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे स्थानीय तापमान अंतर के कारण होने वाले तापीय तनाव संकेंद्रण की घटना से बचा जा सकता है, यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर एक समान और स्थिर तापीय वातावरण में रहे, और तापीय तनाव उत्पादन के स्रोत को कम किया जा सके।
उच्च कठोरता और कंपन अवमंदन: वेफर पैकेजिंग उपकरण के संचालन के दौरान, अंदर के यांत्रिक गतिशील भाग (जैसे मोटर, ट्रांसमिशन उपकरण, आदि) कंपन उत्पन्न करेंगे। यदि ये कंपन वेफर तक प्रेषित होते हैं, तो वे वेफर को तापीय तनाव से होने वाले नुकसान को बढ़ा देंगे। ग्रेनाइट बेस में उच्च कठोरता और कई धातु सामग्रियों की तुलना में अधिक कठोरता होती है, जो बाहरी कंपन के हस्तक्षेप का प्रभावी ढंग से विरोध कर सकती है। साथ ही, इसकी अनूठी आंतरिक संरचना इसे उत्कृष्ट कंपन अवमंदन प्रदर्शन प्रदान करती है और इसे कंपन ऊर्जा को तेजी से नष्ट करने में सक्षम बनाती है। शोध के आंकड़ों से पता चलता है कि ग्रेनाइट बेस पैकेजिंग उपकरण के संचालन से उत्पन्न उच्च-आवृत्ति कंपन (100-1000 हर्ट्ज) को 60% से 80% तक कम कर सकता है, कंपन और तापीय तनाव के युग्मन प्रभाव को काफी कम कर सकता है, और वेफर पैकेजिंग की उच्च परिशुद्धता और उच्च विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रभाव
एक प्रसिद्ध अर्धचालक विनिर्माण उद्यम की वेफर पैकेजिंग उत्पादन लाइन में, ग्रेनाइट बेस वाले पैकेजिंग उपकरण पेश करने के बाद, उल्लेखनीय उपलब्धियाँ हासिल हुई हैं। पैकेजिंग के बाद 10,000 वेफर्स के निरीक्षण डेटा के विश्लेषण के आधार पर, ग्रेनाइट बेस अपनाने से पहले, तापीय तनाव के कारण वेफर के विकृत होने की दोष दर 12% थी। हालाँकि, ग्रेनाइट बेस पर स्विच करने के बाद, दोष दर तेजी से घटकर 3% के भीतर आ गई, और उपज दर में उल्लेखनीय सुधार हुआ। इसके अलावा, दीर्घकालिक विश्वसनीयता परीक्षणों से पता चला है कि उच्च तापमान (125°C) और निम्न तापमान (-55°C) के 1,000 चक्रों के बाद, ग्रेनाइट बेस पैकेज पर आधारित चिप के सोल्डर जॉइंट विफलताओं की संख्या पारंपरिक बेस पैकेज की तुलना में 70% कम हो गई है, और चिप की प्रदर्शन स्थिरता में भी काफी सुधार हुआ है।

जैसे-जैसे सेमीकंडक्टर तकनीक उच्च परिशुद्धता और छोटे आकार की ओर बढ़ती जा रही है, वेफर पैकेजिंग में तापीय तनाव नियंत्रण की आवश्यकताएँ लगातार सख्त होती जा रही हैं। ग्रेनाइट बेस, कम तापीय प्रसार गुणांक, तापीय स्थिरता और कंपन न्यूनीकरण जैसे अपने व्यापक लाभों के साथ, वेफर पैकेजिंग की गुणवत्ता में सुधार और तापीय तनाव के प्रभाव को कम करने के लिए एक प्रमुख विकल्प बन गए हैं। सेमीकंडक्टर उद्योग के सतत विकास को सुनिश्चित करने में ये तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं।