Ügyfél SIKERES TÖRTÉNET
A félvezető eszközök gyártásának optimalizálása a hőelemzés és a reológia segítségével
Dr. Christian Dreier és Dr. Sven Hüttner, a Vishay Semiconductor GmbH fejlesztőmérnökeinek helyszíni beszámolója
Amikor a polimerek mechanikai tulajdonságainak és viszkoelasztikus viselkedésének különböző körülmények közötti elemzéséről van szó, és megbízható előrejelzéseket kell készíteni a polimerek hosszú távú teljesítményéről és tartósságáról, a NETZSCH Analyzing & Testing analitikai műszerei általában kéznél vannak.
Olvassa el új ügyfélsikertörténetünket, hogy megtudja, hogyan használja a Vishay Semiconductor GmbH a NETZSCH dinamikai-mechanikai analizátort (DMA) és a Kinexus rotációs reométert a félvezető eszközökben alkalmazott polimer anyagok élettartamának és stabilitásának előrejelzésére.
Otthon a globális félvezetőiparban
A Vishay a diszkrét félvezetők és passzív elektronikus alkatrészek világszerte elismert gyártója. Ezeket az alkatrészeket az elektronikus áramkörök széles skáláján alkalmazzák, különösen az autóipari, ipari, fogyasztói elektronikai és orvosi piacokon. Ezek testesítik meg a Vishay alapját, mint a The DNA of tech ®.
A Vishay a selbi telephelyén kívül más gyártóüzemekkel is rendelkezik Németországban. Heilbronnban például a Vishay Semiconductor GmbH optoelektronikai alkalmazásokhoz gyárt félvezetőket. Ezek közé tartoznak a fény- és távolságmérésre szolgáló optikai érzékelők, infravörös LED-ek, adók és vevők, valamint optoelemek. Az úgynevezett "front end", amely a félvezető chipek gyártását foglalja magában, Heilbronnban található. A "back end", ahol a félvezető chipeket a csomagokba integrálják, többek között Malajziában és a Fülöp-szigeteken található.
.
Infravörös fényt generáló félvezető eszközök
A hagyományos 3 mm-es kivitelű TSAL4400 infravörös sugárzó és a VSMA sorozat nagy teljesítményű infravörös LED-je látható itt példaként.
Az alkatrész optikailag aktív része egy gallium-arzenidből készült infravörös fényt generáló félvezető chip. Az elektromos csatlakozás egy fémcsíkon vagy -lábakon keresztül történik, amelyek az érintkezés létrehozására szolgálnak. A félvezető optimális védelme érdekében a félvezetőt polimercsomagolásba burkolják.
Polimer anyagok mechanikai és viszkoelasztikus jellemzése
A felhasznált anyagok kölcsönhatása nagyon fontos, még egy ilyen egyszerű, 3 mm-es LED-alkatrész esetében is, mivel ez határozza meg az alkatrész stabilitását a hő- és mechanikai igénybevételekkel szemben, és végső soron az élettartamát. Bizonyos elektronikai alkatrészeknek problémamentesen kell elviselniük a -55°C és 125°C közötti hőmérsékletet. Különösen a töltetlen epoxi vagy szilikon anyagok esetében fontos a hő tágulás beállítása, de ez nem mindig lehetséges. Azért kell azonban ilyen anyagokat használni, mert csak ezek biztosítják a szükséges átláthatóságot és a kívánt mechanikai szilárdságot. A mechanikai tulajdonságok javítására szolgáló töltőanyagok használata negatív hatással lenne az optikai fényáteresztésre.
Célunk az volt, hogy jobban megjósoljuk a polimer anyagok és így az alkatrészeink élettartamát és stabilitását (repedés vagy leválás nélkül). Ez a tudás különösen értékes az alkatrészek fejlesztése és az új anyagok értékelése során. Ennek érdekében a NETZSCH Kinexus Lab+ rotációs reométert és a NETZSCH DMA 242 E Artemis készüléket használjuk a pontosabb jellemzéshez.
ADMA (dinamikus mechanikai analízis ) olyan paraméterek meghatározására szolgál, mint a Young-modulus és a veszteségmodul vagy a kapcsolódó üvegesedési átmeneti hőmérséklet. Ezenkívül a frekvencia- és hőmérsékletfüggő DMA-mérések felhasználhatók a kapcsolódó mestergörbék felállításához.
Ebből a célból a mintákat a NETZSCH Artemis DMA készülékünkkel -40°C és +200°C közötti hőmérséklet-tartományban, 3 pontos hajlító üzemmódban, különböző frekvenciákon mértük.
További elemzések és előrejelzések a NETZSCH oldalon Proteus®
A mért spektrumokat közvetlenül a NETZSCH Proteus® szoftverben dolgozták fel a Cole-Cole mestergörbe létrehozásához.
A mestergörbe és az idő-hőmérséklet eltolódási tényezők segítségével a minta RelaxációAmikor egy gumikeverékre állandó feszültséget alkalmazunk, a feszültség fenntartásához szükséges erő nem állandó, hanem idővel csökken; ezt a viselkedést nevezzük feszültségrelaxációnak. A feszültséglazulásért felelős folyamat lehet fizikai vagy kémiai, és normál körülmények között mindkettő egyszerre következik be. relaxációs viselkedése hosszú időre extrapolálható. Feltételezzük, hogy a magas frekvencián mért anyagjellemzők megfelelnek az alacsony hőmérsékleten mérteknek és fordítva. Ily módon az anyagtulajdonságokat a mester görbéből és a szoftverben mért eltolódási tényezőkből határozzák meg, hogy például végeselemes szimulációkhoz pontosabb előrejelzéseket lehessen készíteni.
Ez az elemzés, amelyet a NETZSCH Proteus® mérőszoftver közvetlenül támogat, lehetővé teszi az időfüggő paraméterek, például a RelaxációAmikor egy gumikeverékre állandó feszültséget alkalmazunk, a feszültség fenntartásához szükséges erő nem állandó, hanem idővel csökken; ezt a viselkedést nevezzük feszültségrelaxációnak. A feszültséglazulásért felelős folyamat lehet fizikai vagy kémiai, és normál körülmények között mindkettő egyszerre következik be. relaxációs viselkedés és a CreepA kúszás idő- és hőmérsékletfüggő képlékeny alakváltozást ír le állandó erő hatására. Amikor egy gumikeverékre állandó erőt alkalmazunk, az erő alkalmazása következtében kapott kezdeti alakváltozás nem rögzített. A deformáció az idő múlásával növekszik. kúszás kiszámítását és szimulálását az adott alkatrészekben. Ezeket aztán úgy lehet megtervezni, hogy elkerülhetők legyenek a gyenge pontok, vagy hogy nagy teljesítményű anyagokat találjunk.
A NETZSCH műszerekkel való hosszú együttműködésünk során megismertük az analitikai műszerek megbízhatóságát és a támogatás minőségét. Az izgalmas kérdések és a NETZSCH laboratórium munkatársainak magas technikai színvonala és szakértelme kombinálásával gyakran kiváló eredményeket lehet elérni.
Dr. Christian Dreier és Dr. Sven Hüttner, köszönjük szépen ezeket az érdekes betekintéseket a kutatómunkába!