Historia sukcesu klienta
Optymalizacja produkcji urządzeń półprzewodnikowych za pomocą analizy termicznej i reologii
Raport terenowy sporządzony przez dr Christiana Dreiera i dr Svena Hüttnera, inżynierów ds. rozwoju w Vishay Semiconductor GmbH
Jeśli chodzi o analizę właściwości mechanicznych i lepkosprężystych polimerów w różnych warunkach oraz dokonywanie wiarygodnych prognoz dotyczących ich długoterminowej wydajności i trwałości, instrumenty analityczne firmy NETZSCH Analyzing & Testing są zwykle pod ręką.
Przeczytaj naszą nową historię sukcesu klienta, aby dowiedzieć się, w jaki sposób firma Vishay Semiconductor GmbH wykorzystuje analizator dynamiczno-mechaniczny (DMA) NETZSCH i reometr rotacyjny Kinexus do przewidywania żywotności i stabilności materiałów polimerowych stosowanych w urządzeniach półprzewodnikowych.
W domu w globalnym przemyśle półprzewodników
Vishay jest znanym na całym świecie producentem dyskretnych półprzewodników i pasywnych komponentów elektronicznych. Komponenty te są stosowane w szerokiej gamie układów elektronicznych, w szczególności na rynku motoryzacyjnym, przemysłowym, elektroniki użytkowej i medycznym. Uosabiają one fundament Vishay jako DNA technologii ®.
Oprócz zakładu w Selb, Vishay posiada również inne zakłady produkcyjne w Niemczech. Na przykład w Heilbronn, Vishay Semiconductor GmbH produkuje półprzewodniki do zastosowań optoelektronicznych. Obejmują one czujniki optyczne do pomiaru światła i odległości, diody LED na podczerwień, nadajniki i odbiorniki oraz transoptory. Tak zwany "front end", który obejmuje produkcję chipów półprzewodnikowych, znajduje się w Heilbronn. "back end", gdzie chipy półprzewodnikowe są integrowane w pakiety, znajduje się między innymi w Malezji i na Filipinach.
Urządzenia półprzewodnikowe generujące światło podczerwone
Jako przykłady przedstawiono tutaj emiter podczerwieni TSAL4400 w tradycyjnej 3-milimetrowej konstrukcji oraz wysokowydajną diodę LED IR z serii VSMA.
Optycznie aktywną częścią komponentu jest układ półprzewodnikowy generujący światło podczerwone, wykonany z arsenku galu. Połączenie elektryczne uzyskuje się za pomocą metalowego paska lub nóżek, które służą do tworzenia kontaktu. W celu optymalnej ochrony półprzewodnika przed uszkodzeniem, jest on zamknięty w obudowie polimerowej.
Charakterystyka mechaniczna i lepkosprężysta materiałów polimerowych
Wzajemne oddziaływanie użytych materiałów jest bardzo ważne, nawet w przypadku prostego 3-milimetrowego komponentu LED, takiego jak ten, ponieważ determinuje stabilność komponentu w obliczu naprężeń termicznych i mechanicznych, a ostatecznie jego żywotność. Niektóre komponenty elektroniczne muszą być w stanie wytrzymać temperatury od -55°C do 125°C bez żadnych problemów. Szczególnie w przypadku niewypełnionych materiałów epoksydowych lub silikonowych ważne jest dostosowanie rozszerzalności cieplnej, ale nie zawsze jest to możliwe. Jednak takie materiały muszą być stosowane, ponieważ tylko one zapewniają wymaganą przezroczystość i pożądaną wytrzymałość mechaniczną. Zastosowanie wypełniaczy w celu poprawy właściwości mechanicznych miałoby negatywny wpływ na optyczną transmisję światła.
Naszym celem było lepsze przewidywanie żywotności i stabilności (bez pęknięć i odspojeń) materiałów polimerowych, a tym samym naszych komponentów. Wiedza ta jest szczególnie cenna przy opracowywaniu komponentów i ocenie nowych materiałów. W tym celu używamy reometru rotacyjnegoNETZSCH Kinexus Lab+ i NETZSCH DMA 242 E Artemis do bardziej precyzyjnej charakteryzacji.
DMA (dynamiczna analiza mechaniczna) służy do określania parametrów, takich jak moduł Younga i Moduł lepkościModuł zespolony (składnik lepkościowy), moduł stratności lub G'' to "urojona" część ogólnego modułu zespolonego próbki. Ten lepki składnik wskazuje na reakcję próbki pomiarowej podobną do cieczy lub poza fazą. moduł stratności lub związana z nimi Temperatura zeszkleniaPrzejście szkliste jest jedną z najważniejszych właściwości materiałów amorficznych i półkrystalicznych, np. szkieł nieorganicznych, metali amorficznych, polimerów, farmaceutyków i składników żywności itp. i opisuje obszar temperatury, w którym właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się z twardych i kruchych na bardziej miękkie, odkształcalne lub gumowate.temperatura zeszklenia. Ponadto, pomiary DMA zależne od częstotliwości i temperatury mogą być wykorzystane do ustalenia powiązanych krzywych wzorcowych.
W tym celu próbki zostały zmierzone za pomocą naszego urządzenia NETZSCH Artemis DMA w zakresie temperatur od -40°C do +200°C w trybie zginania 3-punktowego przy różnych częstotliwościach.
Dalsza analiza i prognozy z NETZSCH Proteus®
Zmierzone widma zostały przetworzone bezpośrednio w oprogramowaniu NETZSCH Proteus® w celu wygenerowania krzywej wzorcowej Cole-Cole.
Korzystając z krzywej wzorcowej i współczynników przesunięcia czasowo-temperaturowego, zachowanie relaksacyjne próbki można ekstrapolować w długim okresie czasu. Zakłada się, że właściwości materiału przy wysokich częstotliwościach odpowiadają właściwościom w niskich temperaturach i odwrotnie. W ten sposób właściwości materiału są określane na podstawie krzywej wzorcowej i współczynników przemieszczenia zmierzonych w oprogramowaniu, aby na przykład dokonać dokładniejszych prognoz dla symulacji metodą elementów skończonych.
Ta analiza, która jest bezpośrednio wspierana przez oprogramowanie pomiarowe NETZSCH Proteus® , pozwala nam obliczać i symulować parametry zależne od czasu, takie jak zachowanie relaksacyjne i PełzaniePełzanie opisuje zależne od czasu i temperatury odkształcenie plastyczne pod wpływem stałej siły. Gdy stała siła jest przykładana do mieszanki gumowej, początkowe odkształcenie uzyskane w wyniku przyłożenia siły nie jest stałe. Odkształcenie będzie rosło wraz z upływem czasu.pełzanie w odpowiednich komponentach. Można je następnie zaprojektować tak, aby uniknąć słabych punktów lub znaleźć materiały o wysokiej wydajności.
W naszej długiej historii z instrumentami NETZSCH doceniliśmy niezawodność instrumentów analitycznych i jakość wsparcia. Doskonałe wyniki można często osiągnąć, łącząc ekscytujące pytania z wysoką jakością techniczną i doświadczeniem personelu laboratorium NETZSCH.
Dr Christian Dreier i dr Sven Hüttner, bardzo dziękujemy za te interesujące spostrzeżenia dotyczące pracy badawczej!