1, Физическият механизъм и материалните стимули на откъсване на междинния слой
Неуспехът на ламинираните структури е по същество разграждането на механичните свойства на междуслойните интерфейси. Когато междуфазната якост на срязване е по -ниска от кохезионната якост на материала, възниква разрушаване на междуслойните. Този процес включва мулти - мащабни физически механизми:
Независимо от термичното напрежение: Разликата в коефициента на термично разширение (CTE) между различните материали е основната причина. Например, при производството на PCB, разликата в CTE между субстрата на FR-4 (CTE ≈ 14-17 ppm/ градус) и медното фолио (CTE ≈ 17 ppm/ градус) е малка, но когато се въвеждат материали с ниска загуба (като PTFE, CTE ≈ 100-200 ppm/ градус) се въвеждат, разпръскващ стрес, генериран под температурата, може да достигне силата на температурата. Екипът на Националния център за нанотехнологии, открит в изследването на хетероструктурите на графена/moo ∝ van der waals, че силата на междинните van der waals е само 0,1-1 n/m, което е предразположено да се плъзга под термичен стрес.
Интерфейсна химическа недостатъчност: Фактори на околната среда като влажност и окислители могат да повредят химичните връзки на интерфейса. Приемайки системата за изолация на външната стена на сградата, силата на свързване между полимерната хоросана и XPS платка ще намалее с 40% в среда на влажност от 95%, което ще доведе до отлепване на мазилния слой. По същия начин, в полупроводниковите опаковки, Si - O - Si връзка в силициевия нитрид/силициев оксид се подлага на хидролиза при висока температура от 150 градуса, което води до дифузия на метал и деламиниране на междинния слой.
Натрупване на дефекти на процеса: Микро дефекти при ламинирано производство могат да станат източници на иницииране на пукнатини. Например, по време на процеса на ламиниране на многослойните платки на PCB, ако предварително импрегнираната (PP) смола не тече достатъчно, ще се образуват слаби зони с порьозност, по -голяма от 5%, което ще се образува за предпочитане при механични вибрации или термичен шок. Екип от университета в Нанкин, открит в своите изследвания на две - размерен полупроводников интегриран устройства, които остатъчният полиметил метакрилат (PMMA) в стека на MOS/графен по време на литографията на електронния лъч намалява междуфазна енергия, което води до 30% намаляване на силата на PEEL.
2, Типичен анализ на случаите в индустрията
Случай 1: Капан за целостта на сигнала в дизайна на стека на печатни платки
Високият - Производителят на скорост на комуникационното оборудване прие 12 слоя PCB дизайн, но не успя да спазва принципа на тройната симетрия (дебелина на медното фолио, подреждането на основната дъска и огледалната симетрия на диелектричния слой), което води до отклонение от 0,3 мм между сигналния слой и референтната равнина, което далеч надвишава толерантността към дизайна от 0,05 мм. Това доведе до две последствия: Първо, контролът на загубата на импеданс предизвика, че коефициентът на отражение на сигнала с един край се увеличава от 10% на 25%, което води до затворени диаграми на очите; Второ, междинното електромагнитно свързване е подобрено, а близкият край на кръста (следващ) се влошава от -40 dB до -30 dB. Крайният продукт се преработва поради неадекватна цялост на сигнала, което води до загуба от над десет милиона юана.
Случай 2: Изграждане на злополука за отделяне на изолация на външна стена
През 2022 г. жилищен проект прие система за изолация на външна стена на скална вълна. Строителната партия избра обикновени болтове за разширяване на котвата, за да намали разходите, а дълбочината на закрепване беше само 25 мм (изискване за дизайн 40 мм). При времето на тайфуна, когато отрицателното налягане на вятъра достигне 2,5 kPa, якостта на опън между котвата на котвата и аерираната бетонна основа е по -малка от 0,1 MPa, което води до откъсване на целия изолационен слой. След проверка беше установено, че съдържанието на полимер в лепилото е само 3% (стандартно изискване по -голямо или равно на 8%), а якостта на срязване на интерфейса между мазилката и дъската за скала е само 0,05 MPa, далеч под изискването за спецификация 0,12 MPa.
Случай 3: Неизправност на дифузия на метали в подредени с полупроводници структури
Определен производител на захранващи устройства използва ALN/SIN ₓ Подредени пасивационни слоеве в производството на галиев нитрид (GAN) HEMTS, за да потисне токов срив. Въпреки това, поради неправилен контрол на температурата на отлагането на Sin ₓ слой (действително 450 градуса срещу дизайн 400 градуса), микропукнатините с ширина 0,5 μm се генерират на ALN/SI интерфейса. При високия 175 градуса - тест за обратна отклонение на температурата, алуминиевите атоми се дифузират по протежение на пукнатината към GAN канала, причинявайки прагов напрежение до 2V и добивът на устройството намалява рязко от 95% до 60%.
3, Стратегии за превенция и контрол на откъсване на междинния слой
Избор на материали и оптимизация на интерфейса
Дизайн на градиентния материал: В PCB може да се постави градиентен преходен слой (като епоксидна смола, пълна с керамика) между високи и ниски CTE материали, за да се намали градиентът на CTE от 100 ppm/ градус до 20 ppm/ градус, като значително намалява термичния стрес.
Технология за модификация на интерфейса: Плазмената обработка на XPS изолационна платка може да намали ъгъла на повърхностния му контакт от 90 градуса до 20 градуса и да увеличи якостта на свързване с полимерна хоросана до 0,15 MPa. По същия начин, въвеждането на лечение с хидрогениране в MOS ₂/графенови ламинати може да увеличи междуфазната енергия с 50% и да постигне якост на пилинг от 0,5 N/m.
Функционално лепило: Развитие на високо - Температурно устойчиво асфалтово лепило (като добавяне на Nano Sio ₂) може да увеличи точката на омекотяване на асфалтовите херпес зостер с 20 градуса при 80 градуса, като избягва разделянето на слоя, причинено от потока. В полупроводниковата опаковка използването на бензоксазин смола вместо традиционна епоксидна смола може да намали скоростта на хидролиза на ламинатите на силициевия нитрид/силициев оксид с 90% при 150 градуса.
Контрол на процесите и проверка на качеството
Прецизна технология за ламиниране: При производството на PCB, порьозността на междинния слой може<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.
Система за онлайн мониторинг: В производството на ламинирани заготовки за рисуване на керамични матрици се въвежда ултразвуково не- разрушително тестване, за да се наблюдава състоянието на свързване между слоевете Al ₂ O3/TIC в реално време. Когато се открие отразената амплитуда на вълната като по -голяма от -30 dB, тя се преценява като дефектна област.
Ускорен тест за живот: Провеждане на 85 градуса /85% RH тест за стареене на мокра топлина върху подредени слънчеви клетки. Когато разпадането на ефективността е по -голямо от 5%, се задейства корекцията на параметъра на процеса. Екипът на Националния център за нанотехнологии откри чрез този експеримент, че съпротивлението на интерфейса на стека графен/MOO3 се увеличава три пъти след 1000 часа и по този начин оптимизира процеса на контрол на силата на ван дер Ваалс.
Спецификации на дизайна и стандартна формулировка
Принцип на симетрията: дизайнът на PCB трябва да отговаря на изискванията за тройна симетрия на „симетрия на медно фолио, диелектрична симетрия и симетрия на мощността/земята“. For example, it is recommended to use the "S-G-P-S-S-P-G-S" structure (S: signal layer, G: ground layer, P: power layer) for 8-layer boards, which can shorten the signal return път с 40% и намалете кръстосаните разговори с 25 dB.
Дизайн на фактора на безопасност: В изолационната система за сгради броят на котвата болтове трябва да се изчислява съгласно стандарта JGJ 144-2019, с не по-малко от 6 болта на квадратен метър, а дълбочината на закрепване трябва да проникне в основния слой с 20 mm. За дъските за скална вълна трябва да се добавят допълнителни механични крепежни елементи, за да се увеличи стойността на устойчивостта на налягането на вятъра на системата до над 5 kPa.
Проверка на надеждността: Полупроводниковите устройства трябва да преминат теста за обратни отклонения с висока температура (HTRB) съгласно JESD22-A110E стандарта. След 1000 часа непрекъснато тестване при 150 градуса и напрежение на отклонение от 80% от номиналната стойност, токът на изтичане на междинния слой трябва да бъде по -малък от 1 μ A.
