Témoignage de réussite d'un client
Optimiser la production de dispositifs semi-conducteurs à l'aide de l'analyse thermique et de la rhéologie
Un rapport de terrain par Christian Dreier et Sven Hüttner, ingénieurs en développement chez Vishay Semiconductor GmbH
Lorsqu'il s'agit d'analyser les propriétés mécaniques et le comportement viscoélastique des polymères dans diverses conditions et de faire des prévisions fiables sur leurs performances et leur durabilité à long terme, les instruments d'analyse de NETZSCH Analyzing & Testing sont généralement à portée de main.
Lisez notre nouveau témoignage de client pour savoir comment Vishay Semiconductor GmbH utilise l'analyseur dynamique-mécanique (DMA) NETZSCH et le rhéomètre rotatif Kinexus pour prédire la durée de vie et la stabilité des matériaux polymères utilisés dans les dispositifs à semi-conducteurs.
Chez soi dans l'industrie mondiale des semi-conducteurs
Vishay est un fabricant mondialement reconnu de semi-conducteurs discrets et de composants électroniques passifs. Ces composants sont utilisés dans une large gamme de circuits électroniques, en particulier dans les marchés de l'automobile, de l'industrie, de l'électronique grand public et de la médecine. Ils incarnent le fondement de Vishay, à savoir l'ADN de la technologie.
Outre son site de Selb, Vishay possède également d'autres sites de production en Allemagne. À Heilbronn, par exemple, Vishay Semiconductor GmbH produit des semi-conducteurs pour des applications optoélectroniques. Il s'agit notamment de capteurs optiques pour la mesure de la lumière et de la distance, de DEL infrarouges, d'émetteurs et de récepteurs et d'optocoupleurs. Le "front-end", qui comprend la production de puces semi-conductrices, est situé à Heilbronn. Les "back ends", où les puces semi-conductrices sont intégrées dans des boîtiers, sont situés en Malaisie et aux Philippines, entre autres.
Dispositifs semi-conducteurs générateurs de lumière infrarouge
L'émetteur infrarouge TSAL4400 dans une conception traditionnelle de 3 mm et une LED infrarouge haute performance de la série VSMA sont présentés ici à titre d'exemple.
La partie optiquement active du composant est une puce semi-conductrice génératrice de lumière infrarouge en arséniure de gallium. La connexion électrique est assurée par une bande ou des pattes métalliques qui servent à créer le contact. Afin de protéger au mieux le semi-conducteur contre les dommages, il est encapsulé dans un boîtier en polymère.
Caractérisation mécanique et viscoélastique des matériaux polymères
L'interaction des matériaux utilisés est très importante, même pour un simple composant LED de 3 mm comme celui-ci, car elle détermine la stabilité du composant face aux contraintes thermiques et mécaniques et, en fin de compte, sa durée de vie. Certains composants électroniques doivent pouvoir résister sans problème à des températures comprises entre -55°C et 125°C. Il est important d'ajuster la dilatation thermique, en particulier pour les matériaux époxy ou silicone non chargés, ce qui n'est pas toujours possible. Cependant, ces matériaux doivent être utilisés car ils sont les seuls à offrir la transparence et la résistance mécanique souhaitées. L'utilisation de charges pour améliorer les propriétés mécaniques aurait un impact négatif sur la transmission optique de la lumière.
Notre objectif était de mieux prévoir la durée de vie et la stabilité (sans fissure ni décollement) des matériaux polymères et donc de nos composants. Cette connaissance est particulièrement précieuse pour le développement de composants et l'évaluation de nouveaux matériaux. A cette fin, nous utilisons le rhéomètre rotatifNETZSCH Kinexus Lab+ et le DMA 242 E ArtemisNETZSCH pour une caractérisation plus précise.
L'analyse mécanique dynamique (DMA) permet de déterminer des paramètres tels que le module d'Young et le Module visqueuxLe module complexe (composante visqueuse), module de perte ou G'', est la partie "imaginaire" du module complexe global des échantillons. Cette composante visqueuse indique la réponse liquide ou déphasée de l'échantillon mesuré. module de perte ou la température de transition vitreuse associée. En outre, les mesures DMA en fonction de la fréquence et de la température peuvent être utilisées pour établir les courbes maîtresses correspondantes.
À cette fin, des échantillons ont été mesurés avec notre DMA Artemis NETZSCH dans une plage de température allant de -40°C à +200°C en mode de flexion 3 points sur différentes fréquences.
Analyse complémentaire et prévisions avec NETZSCH Proteus®
Les spectres mesurés ont été traités directement dans le logiciel NETZSCH Proteus® pour générer une courbe maîtresse de Cole-Cole.
En utilisant la courbe maîtresse et les facteurs de décalage temps-température, le comportement de relaxation de l'échantillon peut être extrapolé sur une longue période de temps. On suppose que les propriétés du matériau à haute fréquence correspondent à celles à basse température et vice versa. De cette manière, les propriétés des matériaux sont déterminées à partir de la courbe maîtresse et des facteurs de déplacement mesurés dans le logiciel afin d'obtenir des prédictions plus précises pour les simulations par éléments finis, par exemple.
Cette analyse, qui est directement supportée par le logiciel de mesure NETZSCH Proteus® , nous permet de calculer et de simuler des paramètres dépendant du temps, tels que le comportement de relaxation et le fluage dans les composants respectifs. Ceux-ci peuvent alors être conçus de manière à éviter les points faibles ou à trouver des matériaux performants.
Au cours de notre longue histoire avec les instruments NETZSCH, nous avons appris à apprécier la fiabilité des instruments analytiques et la qualité de l'assistance. D'excellents résultats peuvent souvent être obtenus en combinant des questions passionnantes avec la haute qualité technique et l'expertise du personnel du laboratoire NETZSCH.
Christian Dreier et Sven Hüttner, merci beaucoup pour ces aperçus intéressants de vos travaux de recherche !