قصة نجاح العميل
تحسين إنتاج رقائق أشباه الموصلات بمساعدة التحليل الحراري وعلم الريولوجيا
تقرير ميداني من إعداد الدكتور كريستيان دريير والدكتور سفين هوتنر، مهندسا التطوير في شركة Vishay Semiconductor GmbH
عندما يتعلق الأمر بتحليل الخواص الميكانيكية والسلوك اللزج المرن للبوليمرات في ظل ظروف مختلفة وإجراء تنبؤات موثوقة حول أدائها ومتانتها على المدى الطويل، عادةً ما تكون الأدوات التحليلية من NETZSCH التحليل والاختبار في متناول اليد.
اقرأ قصة نجاح عملائنا الجديدة لتتعرف على كيفية استخدام شركة Vishay Semiconductor GmbH لجهاز التحليل الديناميكي الميكانيكي NETZSCH ومقياس الانسيابية الدورانية Kinexus للتنبؤ بعمر الخدمة واستقرار مواد البوليمر المستخدمة في أجهزة أشباه الموصلات.
في المنزل في صناعة أشباه الموصلات العالمية
شركة Vishay هي شركة مشهورة عالمياً في مجال تصنيع أشباه الموصلات المنفصلة والمكونات الإلكترونية السلبية. تُستخدم هذه المكونات في مجموعة واسعة من الدوائر الإلكترونية، لا سيما في أسواق السيارات، والصناعة، والإلكترونيات الاستهلاكية، والطبية. وهي تجسد أساس فيشاي باعتبارها الحمض النووي للتكنولوجيا ®.
بالإضافة إلى موقع سيلب، تمتلك فيشاي أيضًا منشآت تصنيع أخرى في ألمانيا. ففي هايلبرون، على سبيل المثال، تنتج شركة Vishay Semiconductor GmbH في هايلبرون أشباه الموصلات للتطبيقات الإلكترونية الضوئية. ويشمل ذلك أجهزة الاستشعار البصرية لقياس الضوء والمسافات، ومصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء، وأجهزة الإرسال والاستقبال، والمقارنات الضوئية. ويقع ما يسمى "الواجهة الأمامية"، التي تشمل إنتاج رقائق أشباه الموصلات، في هايلبرون. وتوجد "الأطراف الخلفية"، حيث يتم دمج رقائق أشباه الموصلات في حزم، في ماليزيا والفلبين، من بين أماكن أخرى.
رقاقات أشباه الموصلات المولدة للأشعة تحت الحمراء
يتم عرض باعث الأشعة تحت الحمراء TSAL4400 في تصميم تقليدي 3 مم ومصابيح LED عالية الأداء بالأشعة تحت الحمراء من سلسلة VSMA كأمثلة هنا.
الجزء النشط بصريًا من المكون عبارة عن شريحة أشباه موصلات مولدة للأشعة تحت الحمراء مصنوعة من زرنيخيد الغاليوم. ويتم التوصيل الكهربائي عن طريق شريط معدني أو أرجل معدنية تُستخدم لإنشاء التلامس. ولحماية أشباه الموصلات على النحو الأمثل من التلف، يتم صبها في عبوة بوليمر.
التوصيف الميكانيكي واللزوجة المرنة لمواد البوليمر
إن تفاعل المواد المستخدمة مهم جدًا، حتى في مكوّنات الدايودات الباعثة للضوء (LED) البسيطة مقاس 3 مم مثل هذه، لأنها تحدد ثبات المكوّن في مواجهة الإجهاد الحراري والميكانيكي وفي النهاية عمره التشغيلي. يجب أن تكون بعض المكونات الإلكترونية قادرة على تحمل درجات حرارة تتراوح بين -55 درجة مئوية و125 درجة مئوية دون أي مشاكل. من المهم ضبط التمدد الحراري، خاصةً مع مواد الإيبوكسي أو السيليكون غير المملوءة، ولكن هذا ليس ممكنًا دائمًا. ومع ذلك، يجب استخدام هذه المواد لأنها وحدها توفر الشفافية المطلوبة والقوة الميكانيكية المطلوبة. سيكون لاستخدام مواد الحشو لتحسين الخواص الميكانيكية تأثير سلبي على انتقال الضوء البصري.
كان هدفنا هو التنبؤ بشكل أفضل بعمر الخدمة والثبات (بدون تشقق أو انفصال) لمواد البوليمر وبالتالي لمكوناتنا. هذه المعرفة ذات قيمة خاصة في تطوير المكونات وفي تقييم المواد الجديدة. ولتحقيق هذه الغاية، نستخدم مقياس الانسيابية الدورانيةNETZSCH Kinexus Lab+ وم قياس الانسيابية الدورانية NETZSCH DMA 242 E Artemis لتوصيف أكثر دقة.
يُستخدمDMA (التحليل الميكانيكي الديناميكي) لتحديد المعلمات مثل معامل يونج ومعامل الفقد أو درجة حرارة الانتقال الزجاجي المرتبطة بها. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام قياسات DMA المعتمدة على التردد ودرجة الحرارة لتحديد المنحنيات الرئيسية المرتبطة بها.
لهذا الغرض، تم قياس العينات باستخدام جهاز DMA NETZSCH Artemis DMA في نطاق درجة حرارة يتراوح من -40 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية في وضع الانحناء ثلاثي النقاط على ترددات مختلفة.
مزيد من التحليل والتوقعات مع NETZSCH Proteus®
تمت معالجة الأطياف المقيسة مباشرةً في برنامج NETZSCH Proteus® لتوليد منحنى كول-كول الرئيسي.
وباستخدام المنحنى الرئيسي وعوامل الإزاحة الزمنية لدرجة الحرارة، يمكن استقراء سلوك الاسترخاء للعينة على مدى فترة زمنية طويلة. يُفترض أن خواص المادة عند الترددات العالية تتوافق مع تلك الموجودة عند درجات الحرارة المنخفضة والعكس صحيح. وبهذه الطريقة، يتم تحديد خواص المواد من المنحنى الرئيسي وعوامل الإزاحة المقاسة في البرنامج من أجل إجراء تنبؤات أكثر دقة لمحاكاة العناصر المحدودة، على سبيل المثال.
يتيح لنا هذا التحليل، الذي يدعمه مباشرةً برنامج القياس NETZSCH Proteus® ، حساب ومحاكاة المعلمات المعتمدة على الوقت مثل سلوك الاسترخاء والزحف في المكونات المعنية. يمكن بعد ذلك تصميمها لتجنب نقاط الضعف أو لإيجاد مواد عالية الأداء.
في تاريخنا الطويل مع أدوات NETZSCH ، أصبحنا نقدر موثوقية الأدوات التحليلية وجودة الدعم. وغالبًا ما يمكن تحقيق نتائج ممتازة من خلال الجمع بين الأسئلة المثيرة والجودة التقنية العالية والخبرة التي يتمتع بها موظفو المختبر NETZSCH.
الدكتور كريستيان دريير والدكتور سفين هوتنر، شكرًا جزيلًا لكما على هذه الأفكار المثيرة للاهتمام في بحثكماarcح!