Příběh úspěchu zákazníka
Optimalizace výroby polovodičových součástek pomocí termické analýzy a reologie
Zpráva z terénu od Dr. Christiana Dreiera a Dr. Svena Hüttnera, vývojových inženýrů společnosti Vishay Semiconductor GmbH
Pokud jde o analýzu mechanických vlastností a viskoelastického chování polymerů za různých podmínek a spolehlivé předpovědi jejich dlouhodobé výkonnosti a životnosti, jsou analytické přístroje společnosti NETZSCH Analyzing & Testing obvykle po ruce.
Přečtěte si náš nový příběh úspěchu zákazníka a dozvíte se, jak společnost Vishay Semiconductor GmbH používá dynamicko-mechanický analyzátor (DMA) NETZSCH a rotační reometr Kinexus k předpovídání životnosti a stability polymerních materiálů používaných v polovodičových zařízeních.
Doma v globálním polovodičovém průmyslu
SpolečnostVishay je celosvětově uznávaným výrobcem diskrétních polovodičů a pasivních elektronických součástek. Tyto součástky se používají v široké škále elektronických obvodů, zejména v automobilovém průmyslu, průmyslu, spotřební elektronice a zdravotnictví. Ztělesňují základ společnosti Vishay jako The DNA of tech ®.
Kromě svého závodu v Selbu má společnost Vishay v Německu i další výrobní závody. Například v Heilbronnu vyrábí společnost Vishay Semiconductor GmbH polovodiče pro optoelektronické aplikace. Patří mezi ně optické senzory pro měření světla a vzdálenosti, infračervené LED diody, vysílače a přijímače a optočlen. V Heilbronnu se nachází takzvaný "front end", který zahrnuje výrobu polovodičových čipů. "Zadní část", kde se polovodičové čipy integrují do obalů, se nachází mimo jiné v Malajsii a na Filipínách.
.
Polovodičová zařízení generující infračervené světlo
Jako příklad je zde uveden infračervený zářič TSAL4400 v tradičním 3mm provedení a vysoce výkonná IR LED dioda řady VSMA.
Opticky aktivní částí součástky je polovodičový čip generující infračervené světlo vyrobený z arsenidu galia. Elektrické připojení je realizováno prostřednictvím kovového pásku nebo nožiček, které slouží k vytvoření kontaktu. Aby byl polovodič optimálně chráněn před poškozením, je zapouzdřen v polymerovém obalu.
Mechanická a viskoelastická charakterizace polymerních materiálů
Vzájemné působení použitých materiálů je velmi důležité, a to i u tak jednoduché 3mm součástky LED, jako je tato, protože určuje stabilitu součástky při tepelném a mechanickém namáhání a v konečném důsledku i její životnost. Některé elektronické součástky musí bez problémů odolávat teplotám v rozmezí -55 °C až 125 °C. Zejména u neplněných epoxidových nebo silikonových materiálů je důležité přizpůsobit tepelnou roztažnost, což však není vždy možné. Takové materiály se však musí používat, protože jen ty poskytují požadovanou průhlednost a požadovanou mechanickou pevnost. Použití plniv ke zlepšení mechanických vlastností by mělo negativní dopad na optickou propustnost světla.
Naším cílem bylo lépe předpovědět životnost a stabilitu (bez vzniku trhlin a odlupování) polymerních materiálů, a tedy i našich součástí. Tyto poznatky jsou cenné zejména při vývoji součástí a při hodnocení nových materiálů. K tomuto účelu používáme rotační reometrNETZSCH Kinexus Lab+ a NETZSCH DMA 242 E Artemis pro přesnější charakterizaci.
DMA (dynamická mechanická analýza) se používá ke stanovení parametrů, jako je Youngův modul a Viskozní modulKomplexní modul (viskózní složka), ztrátový modul nebo G'' je "imaginární" část vzorků celkového komplexního modulu. Tato viskózní složka udává kapalnou nebo nefázovou odezvu měřeného vzorku. ztrátový modul nebo související teplota skelného přechodu. Kromě toho lze měření DMA v závislosti na frekvenci a teplotě použít ke stanovení souvisejících hlavních křivek.
Za tímto účelem byly vzorky měřeny pomocí našeho přístroje NETZSCH Artemis DMA v teplotním rozsahu od -40 °C do +200 °C v režimu tříbodového ohybu při různých frekvencích.
Další analýza a předpovědi pomocí NETZSCH Proteus®
Naměřená spektra byla zpracována přímo v softwaru NETZSCH Proteus® a byla z nich vytvořena hlavní křivka Cole-Cole.
Pomocí hlavní křivky a faktorů časového a teplotního posunu lze extrapolovat relaxační chování vzorku po dlouhou dobu. Předpokládá se, že vlastnosti materiálu při vysokých frekvencích odpovídají vlastnostem při nízkých teplotách a naopak. Tímto způsobem se z hlavní křivky a faktorů posunu naměřených v softwaru určí vlastnosti materiálu, aby bylo možné provést přesnější předpovědi například pro simulace konečných prvků.
Tato analýza, která je přímo podporována měřicím softwarem NETZSCH Proteus® , nám umožňuje vypočítat a simulovat časově závislé parametry, jako je relaxační chování a tečení v příslušných komponentách. Ty pak mohou být navrženy tak, aby se vyhnuly slabým místům nebo aby se našly vysoce výkonné materiály.
Během naší dlouhé historie s přístroji NETZSCH jsme ocenili spolehlivost analytických přístrojů a kvalitu podpory. Vynikajících výsledků lze často dosáhnout kombinací zajímavých otázek s vysokou technickou kvalitou a odborností pracovníků laboratoře NETZSCH.
Dr. Christiane Dreiere a Dr. Svene Hüttnere, děkujeme vám za tyto zajímavé poznatky z vaší výzkumné práce!