1, el mecanisme físic i els incentius materials del despreniment entre fundes
El fracàs de les estructures laminades és essencialment la degradació de les propietats mecàniques de les interfícies entrellaçats. Quan la resistència a la cisalla interfacial és inferior a la força cohesionada del material, es produeix una delaminació entre funda. Aquest procés implica multi - Mecanismes físics a escala:
Disturació d’estrès tèrmic: la diferència en el coeficient d’expansió tèrmica (CTE) entre diferents materials és la causa principal. Per exemple, en la fabricació de PCB, la diferència de CTE entre el substrat FR-4 (CTE ≈ 14-17 ppm/ grau) i el paper de coure (CTE ≈ 17 ppm/ grau) és petita, però quan els materials de baixa pèrdua força. L’equip nacional del Centre de Nanotecnologia que es troba en l’estudi de Graphene/Moo ∝ Van der Waals Heterostructures que la força entre la capa de van der Waals és de només 0,1-1 n/m, propensa a lliscar sota estrès tèrmic.
Falla química de la interfície: factors ambientals com la humitat i els oxidants poden danyar els enllaços químics de la interfície. Prenent com a exemple el sistema d’aïllament de la paret externa d’un edifici, la força d’enllaç entre el morter de polímer i la placa XPS disminuirà un 40% en un entorn d’humitat del 95%, donant lloc a la pela de la capa de guix. De la mateixa manera, en els envasos de semiconductors, la vinculació Si - o - SI en la pila de nitrur de silici/òxid de silici experimenta una hidròlisi a una temperatura alta de 150 graus, provocant difusió metàl·lica i deslamació entre la capa.
L’acumulació de defectes del procés: els micro defectes en la fabricació laminada poden convertir -se en fonts d’iniciació a les fissures. Per exemple, durant el procés de laminació de les plaques multicapa de PCB, si la resina prepregnada (PP) no flueix suficientment, es formaran zones febles amb una porositat superior al 5%, cosa que preferentment s’esquerda sota vibració mecànica o xoc tèrmic. Un equip de la Universitat de Nanjing es va trobar en la seva investigació sobre dos dispositius integrats semiconductors dimensionals semiconductors que el metacrilat de polimetil residual (PMMA) a la pila MOS ₂/grafè durant la litografia del feix d’electrons redueix l’energia interfacial, donant lloc a una disminució del 30% de la força de la pell.
2, anàlisi típica de casos de la indústria
Cas 1: trampa d’integritat del senyal en el disseny de la pila de PCB
Un fabricant d’equips de comunicació de velocitat alta - va adoptar un disseny de PCB de 12 capes, però no va seguir el principi de triple simetria (gruix de paper de coure, disposició del tauler bàsic i simetria mirall de la capa dielèctrica), donant lloc a una desviació de 0,3 mm entre la capa de senyal i el pla de referència, superant molt la tolerància del disseny de 0,05mm. Això va comportar dues conseqüències: en primer lloc, el control de pèrdues d’impedància va fer que el coeficient de reflexió del senyal final finalitzat augmentés del 10% al 25%, donant lloc a diagrames d’ulls tancats; En segon lloc, es millora l’acoblament electromagnètic interlayer i el crosstalk (següent) de l’extrem proper es deteriora de -40 dB a -30 dB. El producte final es reelabora a causa de la integritat del senyal inadequat, amb la qual cosa es produeix una pèrdua de més de deu milions de iuan.
Cas 2: Edifici del sistema d’aïllament de parets externa accident de despreniment
El 2022, un projecte residencial va adoptar un sistema d’aïllament de parets de la boca de llana de roca. La part de la construcció va triar cargols d'ancoratge d'expansió ordinaris per reduir costos i la profunditat d'ancoratge era de només 25 mm (requeriment de disseny de 40 mm). En el clima tifó, quan la pressió del vent negatiu arriba a 2,5 kPa, la resistència a la tracció entre el cargol de l’ancoratge i la base de formigó airejat és inferior a 0,1 MPa, donant lloc al despreniment de tota la capa d’aïllament. Després de la inspecció, es va trobar que el contingut de polímer en l’adhesiu era només un 3% (requisit estàndard superior o igual al 8%) i la força de cisalla a la interfície entre la capa de guix i la placa de llana de roca era de només 0,05 MPa, molt per sota del requisit d’especificació de 0,12 MPa.
Cas 3: Falla de difusió de metalls en estructures apilades de semiconductors
Un determinat fabricant de dispositius d'energia utilitza capes de passivació ALN/Sin ₓ apilades en la fabricació de les hemts de nitrur de gali (GAN) per suprimir el col·lapse actual. No obstant això, a causa del control indegut de la temperatura de la deposició de la capa SIN ₓ (450 graus i disseny de 400 graus), es van generar microcracks amb una amplada de 0,5 μ m a la interfície ALN/SI. A la prova de biaix inversa de temperatura de 175 graus -, els àtoms d'alumini es van difondre al llarg de la fissura al canal Gan, provocant una deriva de tensió llindar de fins a 2V i el rendiment del dispositiu va caure bruscament del 95% al 60%.
3, Estratègies de prevenció i control per al despreniment interlayer
Selecció de materials i optimització de la interfície
Disseny de material de gradient: a PCB, es pot inserir una capa de transició de gradient (com la resina epoxi plena de ceràmica) entre materials de CTE alts i baixos per reduir el gradient CTE de 100 ppm/ grau a 20 ppm/ grau, reduint significativament la tensió tèrmica.
Tecnologia de modificació de la interfície: el tractament amb plasma de la placa d’aïllament XPS pot reduir el seu angle de contacte superficial de 90 a 20 graus i augmentar la força d’enllaç amb el morter de polímer a 0,15 MPa. De la mateixa manera, la introducció del tractament d’hidrogenació en els laminats MOS ₂/grafè pot augmentar l’energia interfacial en un 50% i aconseguir una força de pell de 0,5 N/m.
Adhesiu funcional: el desenvolupament de l’asfalt d’asfalt resistent a la temperatura alta - (com ara afegir Nano SiO ₂) pot augmentar el punt de suavització de les teules d’asfalt en 20 graus a 80 graus, evitant la separació de la capa causada pel flux. En els envasos de semiconductors, l’ús de resina de benzoxazina en lloc de resina epoxi tradicional pot reduir la taxa d’hidròlisi de laminats de nitrur de silici/òxid de silici en un 90% a 150 graus.
Control de processos i inspecció de qualitat
Tecnologia de laminació de precisió: a la fabricació de PCB, es pot controlar la porositat entre elles<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 de control en línia: en la fabricació de diefes de ceràmica laminada, els espais blancs, les proves destructives no - s’introdueixen per controlar l’estat d’enllaç entre les capes Al ₂ O3/TIC en temps real. Quan es detecta que l'amplitud de l'ona reflectida és superior a -30 dB, es jutja com una zona de defectes.
Prova de vida accelerada: Realització de 85 graus /85% RH Rh Test envelliment de calor en cèl·lules solars apilades. Quan la decadència de l'eficiència és superior al 5%, es desencadena l'ajust del paràmetre del procés. L’equip nacional de nanotecnologia va trobar a través d’aquest experiment que la resistència a la interfície de la pila de grafè/moo3 va augmentar tres vegades després de 1000 hores i, per tant, va optimitzar el procés de control de la força de van der Waals.
Especificacions de disseny i formulació estàndard
Principi de simetria: el disseny del PCB ha de complir els requisits de triple simetria de "Simetria de paper de coure, simetria dielèctrica i simetria de potència/terra". Per exemple, es recomana utilitzar el "S - g - p - s - s - p - g {{7} Camí en un 40% i redueix la crisi en 25 dB.
Disseny del factor de seguretat: En el sistema d’aïllament de l’edifici, el nombre de cargols d’ancoratge s’ha de calcular segons l’estàndard JGJ 144-2019, amb menys de 6 cargols per metre quadrat, i la profunditat d’ancoratge hauria de penetrar en la capa base en 20 mm. Per a les juntes de llana de roca, cal afegir fixadors mecànics addicionals per augmentar el valor de resistència a la pressió del vent del sistema fins a sobre de 5 kPa.
Verificació de fiabilitat: els dispositius de semiconductors han de passar la prova de biaix inversa de temperatura alta (HTRB) segons l'estàndard JESD22-A110E. Després de 1000 hores de proves contínues a 150 graus i voltatge de biaix del 80% del valor nominal, el corrent de fuites entrellaçats hauria de ser inferior a 1 μ A.
