STORIA DI SUCCESSO DEL CLIENTE
Ottimizzazione della produzione di chip di semiconduttori con l'aiuto dell'analisi termica e della reologia
Una relazione sul campo del Dr. Christian Dreier e del Dr. Sven Hüttner, ingegneri dello sviluppo presso Vishay Semiconductor GmbH
Quando si tratta di analizzare le proprietà meccaniche e il comportamento viscoelastico dei polimeri in varie condizioni e di fare previsioni affidabili sulle loro prestazioni e durata a lungo termine, gli strumenti analitici di NETZSCH Analyzing & Testing sono solitamente a portata di mano ..
Leggete la nostra nuova Customer Success Story per scoprire come Vishay Semiconductor GmbH utilizza l'analizzatore dinamico-meccanico (DMA) NETZSCH e il reometro rotazionale Kinexus per prevedere la durata e la stabilità dei materiali polimerici utilizzati nei dispositivi a semiconduttore.
A casa nell'industria globale dei semiconduttori
Vishay è un produttore di fama mondiale di semiconduttori discreti e di componenti elettronici passivi. Questi componenti sono utilizzati in un'ampia gamma di circuiti elettronici, in particolare nei mercati automobilistico, industriale, dell'elettronica di consumo e medicale. L'azienda incarna il fondamento di Vishay come The DNA of tech ®.
Oltre alla sede di Selb, Vishay possiede anche altri impianti di produzione in Germania. A Heilbronn, ad esempio, Vishay Semiconductor GmbH produce semiconduttori per applicazioni optoelettroniche. Questi includono sensori ottici per la misurazione della luce e della distanza, LED a infrarossi, trasmettitori e ricevitori e optoaccoppiatori. Il cosiddetto "front end", che comprende la produzione di chip semiconduttori, si trova a Heilbronn. Il "back end", dove i chip semiconduttori vengono integrati nelle confezioni, si trova, tra l'altro, in Malesia e nelle Filippine.
Chip semiconduttori che generano luce infrarossa
L'emettitore all'infrarosso TSAL4400 in un design tradizionale da 3 mm e un LED IR ad alte prestazioni della serie VSMA sono mostrati come esempi.
La parte otticamente attiva del componente è un chip semiconduttore generatore di luce infrarossa in arseniuro di gallio. Il collegamento elettrico avviene tramite una striscia o dei piedini metallici che servono a creare il contatto. Per proteggere in modo ottimale il semiconduttore da eventuali danni, esso è inserito in un alloggiamento in polimero.
Caratterizzazione meccanica e viscoelastica dei materiali polimerici
L'interazione dei materiali utilizzati è molto importante, anche in un semplice componente LED da 3 mm come questo, perché determina la stabilità del componente di fronte alle sollecitazioni termiche e meccaniche e, in ultima analisi, la sua durata. Alcuni componenti elettronici devono essere in grado di resistere senza problemi a temperature comprese tra i -55°C e i 125°C. Soprattutto con i materiali epossidici o siliconici non caricati, è importante regolare l'espansione termica, ma questo non è sempre possibile. Tuttavia, tali materiali devono essere utilizzati perché solo questi forniscono la trasparenza e la resistenza meccanica desiderate. L'uso di riempitivi per migliorare le proprietà meccaniche avrebbe un impatto negativo sulla trasmissione ottica della luce.
Il nostro obiettivo era quello di prevedere meglio la durata e la stabilità (senza cricche o debonding) dei materiali polimerici e quindi dei nostri componenti. Questa conoscenza è particolarmente preziosa nello sviluppo di componenti e nella valutazione di nuovi materiali. A tal fine, utilizziamo il reometro rotazionaleNETZSCH Kinexus Lab+ e l'ArtemisNETZSCH DMA 242 E per una caratterizzazione più precisa.
Il DMA (Dynamic Mechanical Analysis) viene utilizzato per determinare parametri quali il modulo di Young e il Modulo viscosoIl modulo complesso (componente viscosa), modulo di perdita o G'', è la parte "immaginaria" del modulo complesso complessivo del campione. Questa componente viscosa indica la risposta liquida, o fuori fase, del campione da misurare. modulo di perdita o la relativa temperatura di transizione vetrosa. Inoltre, le misure DMA in funzione della frequenza e della temperatura possono essere utilizzate per stabilire le curve master associate.
A questo scopo, i campioni sono stati misurati con il nostro NETZSCH Artemis DMA in un intervallo di temperatura compreso tra -40°C e +200°C in modalità di flessione a 3 punti su varie frequenze.
Ulteriori analisi e previsioni con NETZSCH Proteus®
Gli spettri misurati sono stati elaborati direttamente nel software NETZSCH Proteus® per generare una curva master Cole-Cole.
Utilizzando la curva master e i fattori di spostamento tempo-temperatura, il comportamento di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento del campione può essere estrapolato su un lungo periodo di tempo. Si presume che le proprietà del materiale alle alte frequenze corrispondano a quelle alle basse temperature e viceversa. In questo modo, le proprietà del materiale sono determinate dalla curva master e dai fattori di spostamento misurati nel software, al fine di effettuare previsioni più accurate per le simulazioni agli elementi finiti, ad esempio.
Questa analisi, supportata direttamente dal software di misura NETZSCH Proteus® , ci permette di calcolare e simulare parametri dipendenti dal tempo, come il comportamento di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento e il creep nei rispettivi componenti. Questi possono quindi essere progettati per evitare punti deboli o per trovare materiali ad alte prestazioni.
Nella nostra lunga storia con gli strumenti NETZSCH, abbiamo imparato ad apprezzare l'affidabilità degli strumenti analitici e la qualità dell'assistenza. Spesso è possibile ottenere risultati eccellenti combinando domande stimolanti con l'alta qualità tecnica e la competenza del personale del laboratorio NETZSCH.
Dr. Christian Dreier e Dr. Sven Hüttner, grazie per questi interessanti approfondimenti sul vostro lavoro di ricercaarch!