1, il meccanismo fisico e gli incentivi materiali del distacco interstrato
Il fallimento delle strutture laminate è essenzialmente il degrado delle proprietà meccaniche delle interfacce intersager. Quando la resistenza al taglio interfacciale è inferiore alla resistenza coesiva del materiale, si verifica la delaminazione interstrato. Questo processo coinvolge i meccanismi fisici in scala multi -:
Mismatch dello stress termico: la differenza nel coefficiente di espansione termica (CTE) tra i materiali diversi è la causa principale. Ad esempio, nella produzione di PCB, la differenza in CTE tra il substrato FR-4 (CTE ≈ 14-17 ppm/ gradi) e il foglio di rame (CTE ≈ 17 ppm/ gradi) è piccola, ma quando vengono introdotti materiali a bassa perdita (come PTFE, CTE ≈ 100-200 ppm/ grado). Il team del National Nanotechnology Center ha trovato nello studio delle eterostrutture di grafene/moo ∝ van der waals che l'interstone van der waals forza è solo 0,1-1 n/m, che è soggetto a scivolare sotto lo stress termico.
Incasso chimico dell'interfaccia: fattori ambientali come umidità e ossidanti possono danneggiare i legami chimici dell'interfaccia. Prendendo come esempio il sistema di isolamento delle pareti esterno di un edificio, la forza di legame tra mortaio polimerico e scheda XPS diminuirà del 40% in un ambiente di umidità del 95%, con conseguente peeling dello strato di gesso. Allo stesso modo, nel packaging a semiconduttore, il legame Si - o - SI nella pila di ossido di nitruro di silicio/silicio subisce idrolisi ad alta temperatura di 150 gradi, portando a diffusione dei metalli e deleminazione interlayer.
Accumulo di difetti di processo: i micro difetti nella produzione laminata possono diventare fonti di iniziazione delle crepe. Ad esempio, durante il processo di laminazione delle schede multistrato PCB, se la resina preimpregnata (PP) non scorre sufficientemente, si formeranno aree deboli con una porosità superiore al 5%, che si romperà preferibilmente sotto vibrazione meccanica o shock termico. Un team dell'Università di Nanjing ha trovato nelle loro ricerche su due dispositivi integrati a semiconduttore dimensionale - che la litografia del fascio di elettroni ridotta il polimetil metacrilato residuo, risultando in una diminuzione del 30% nella forza della peelia.
2, analisi tipica del caso del settore
Caso 1: trap di integrità del segnale nel design dello stack PCB
Un produttore di apparecchiature di comunicazione di velocità - di velocità ha adottato un design PCB a 12 strati, ma non è riuscito a seguire il principio della tripla simmetria (spessore del foglio di rame, disposizione della scheda centrale e simmetria speculare dello strato dielettrico), con conseguente deviazione di 0,3 mm tra lo strato di segnale e il piano di riferimento, di gran lunga superando la tolleranza del design di 0,05mm. Ciò ha portato a due conseguenze: in primo luogo, il controllo della perdita di impedenza ha causato un aumento del coefficiente di riflessione del segnale singolo dal 10% al 25%, con conseguenti diagrammi oculari chiusi; In secondo luogo, l'accoppiamento elettromagnetico interstrato è migliorato e il crosstalk vicino (successivo) si deteriora da -40 dB a -30 dB. Il prodotto finale è rielaborato a causa dell'integrità del segnale inadeguata, con una perdita di oltre dieci milioni di yuan.
Caso 2: Creazione di incidenti di distacco del sistema di isolamento delle pareti esterne
Nel 2022, un progetto residenziale adottò un sistema di isolamento per pareti esterni di lana di roccia. Il partito di costruzione ha scelto i bulloni di ancoraggio di espansione ordinari per ridurre i costi e la profondità di ancoraggio era di soli 25 mm (requisito di progettazione 40 mm). Nel tempo del tifone, quando la pressione del vento negativa raggiunge 2,5 kPa, la resistenza alla trazione tra il bullone di ancoraggio e la base aerata di cemento è inferiore a 0,1 MPa, con conseguente distacco dell'intero strato di isolamento. Dopo l'ispezione, è stato scoperto che il contenuto di polimero nell'adesivo era solo del 3% (requisito standard maggiore o uguale all'8%) e che la resistenza al taglio all'interfaccia tra lo strato di gesso e la scheda di lana di roccia era solo 0,05 MPa, molto al di sotto del requisito delle specifiche di 0,12 MPA.
Caso 3: guasto della diffusione del metallo nelle strutture impilate di semiconduttore
Un determinato produttore di dispositivi di alimentazione utilizza strati di passivazione impilati Aln/Sin ₓ nella produzione di hemts di nitruro di gallio (GAN) per sopprimere il collasso di corrente. Tuttavia, a causa del controllo improprio della temperatura della deposizione di strati Sin ₓ (effettiva 450 gradi vs Design 400 gradi), sono state generate microcrack con una larghezza di 0,5 μ m nell'interfaccia ALN/Si. Nel test di distorsione inversa di temperatura -- di 175 gradi, si diffondevano lungo la fessura al canale GAN, causando una deriva di tensione di soglia fino a 2 V e il rendimento del dispositivo è diminuito bruscamente dal 95% al 60%.
3, Strategie di prevenzione e controllo per il distacco di intersager
Selezione del materiale e ottimizzazione dell'interfaccia
Progettazione di materiale a gradiente: in PCB, uno strato di transizione gradiente (come la resina epossidica riempita in ceramica) può essere inserito tra materiali CTE alti e bassi per ridurre il gradiente CTE da 100 ppm/ gradi a 20 ppm/ gradi, riducendo significativamente lo stress termico.
Tecnologia di modifica dell'interfaccia: il trattamento al plasma della scheda isolante XPS può ridurre l'angolo di contatto superficiale da 90 gradi a 20 gradi e aumentare la resistenza del legame con mortaio polimerico a 0,15 MPa. Allo stesso modo, l'introduzione del trattamento di idrogenazione in laminati MOS ₂/grafene può aumentare l'energia interfacciale del 50% e raggiungere una resistenza alla buccia di 0,5 n/m.
L'adesivo funzionale: lo sviluppo di un adesivo di asfalto resistente alla temperatura - resistente alla temperatura (come l'aggiunta di nano SiO ₂) può aumentare il punto di ammorbidimento delle tegole di asfalto di 20 gradi a 80 gradi, evitando la separazione dello strato causata dal flusso. Negli imballaggi a semiconduttore, l'uso della resina benzoxazina anziché la tradizionale resina epossidica può ridurre il tasso di idrolisi dei laminati di nitruro di silicio/ossido di silicio del 90% a 150 gradi.
Controllo del processo e ispezione della qualità
Tecnologia di laminazione di precisione: nella produzione di PCB, la porosità interstrato può essere controllata a<1% using a vacuum lamination machine, and combined with isostatic pressing treatment (pressure 20 MPa, temperature 180 ℃), the interlayer bonding strength can reach 15 MPa.
Sistema di monitoraggio online: nella produzione del disegno in ceramica laminati vengono introdotti i test distruttivi non - - per monitorare lo stato di legame tra i livelli di Al ₂ O3/TIC in tempo reale. Quando viene rilevata l'ampiezza dell'onda riflessa per essere maggiore di -30 dB, viene giudicata come un'area difettosa.
Test di vita accelerato: condurre test di invecchiamento del calore bagnato di 85 gradi /85% su celle solari impilate. Quando il decadimento dell'efficienza è superiore al 5%, viene attivata la regolazione dei parametri di processo. Il team del National Nanotechnology Center ha scoperto attraverso questo esperimento che la resistenza all'interfaccia dello stack di grafene/MOO3 è aumentata triplice dopo 1000 ore e quindi ha ottimizzato il processo di controllo della forza di van der Waals.
Specifiche di progettazione e formulazione standard
Principio di simmetria: il design del PCB deve soddisfare i requisiti di tripla simmetria di "simmetria in lamina di rame, simmetria dielettrica e simmetria di potenza/terra". Ad esempio, si consiglia di utilizzare "S - g - P - S - S - P - g - s" Struttura (S: Stiplayer, G: P: Power Layer), a Canay Schis Percorso del 40% e ridurre la crosstalk di 25 dB.
Progettazione del fattore di sicurezza: nel sistema di isolamento dell'edificio, il numero di bulloni di ancoraggio deve essere calcolato secondo lo standard JGJ 144-2019, con non meno di 6 bulloni per metro quadrato e la profondità di ancoraggio dovrebbe penetrare nello strato di base di 20 mm. Per le schede di lana di roccia, è necessario aggiungere ulteriori dispositivi di fissaggio meccanico per aumentare il valore di resistenza alla pressione del vento del sistema a 5 kPa.
Verifica di affidabilità: i dispositivi a semiconduttore devono superare il test di distorsione inversa ad alta temperatura (HTRB) secondo lo standard JESD22-A110E. Dopo 1000 ore di test continui a 150 gradi e tensione di polarizzazione dell'80% del valore nominale, la corrente di perdita di interstrato dovrebbe essere inferiore a 1 μ A.
