História de sucesso do cliente
Otimização da produção de chips semicondutores com a ajuda da análise térmica e da reologia
Um relatório de campo do Dr. Christian Dreier e do Dr. Sven Hüttner, engenheiros de desenvolvimento da Vishay Semiconductor GmbH
Quando se trata de analisar as propriedades mecânicas e o comportamento viscoelástico de polímeros sob várias condições e fazer previsões confiáveis sobre seu desempenho e durabilidade a longo prazo, os instrumentos analíticos da NETZSCH Analyzing & Testing geralmente estão à mão ..
Leia nossa nova História de Sucesso do Cliente para saber como a Vishay Semiconductor GmbH usa o analisador dinâmico-mecânico (DMA) NETZSCH e o reômetro rotacional Kinexus para prever a vida útil e a estabilidade de materiais poliméricos empregados em dispositivos semicondutores.
Em casa na indústria global de semicondutores
A Vishay é uma fabricante mundialmente reconhecida de semicondutores discretos e componentes eletrônicos passivos. Esses componentes são empregados em uma ampla gama de circuitos eletrônicos, especialmente nos mercados automotivo, industrial, de eletrônicos de consumo e médico. Eles incorporam a fundação da Vishay como The DNA of tech ®.
Além de sua unidade em Selb, a Vishay também tem outras instalações de fabricação na Alemanha. Em Heilbronn, por exemplo, a Vishay Semiconductor GmbH produz semicondutores para aplicações optoeletrônicas. Isso inclui sensores ópticos para medição de luz e distância, LEDs infravermelhos, transmissores e receptores e optoacopladores. O chamado "front end", que inclui a produção de chips semicondutores, está localizado em Heilbronn. Os "back ends", onde os chips semicondutores são integrados em pacotes, estão localizados na Malásia e nas Filipinas, entre outros lugares.
Chips semicondutores geradores de luz infravermelha
O emissor de infravermelho TSAL4400 em um design tradicional de 3 mm e um LED de infravermelho de alto desempenho da série VSMA são mostrados aqui como exemplos.
A parte opticamente ativa do componente é um chip semicondutor gerador de luz infravermelha feito de arseneto de gálio. A conexão elétrica é obtida por meio de uma tira ou pernas de metal que são usadas para criar contato. Para proteger o semicondutor de forma ideal contra danos, ele é fundido em um invólucro de polímero.
Caracterização mecânica e viscoelástica de materiais poliméricos
A interação dos materiais usados é muito importante, mesmo em um simples componente de LED de 3 mm como este, pois determina a estabilidade do componente diante do EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse térmico e mecânico e, por fim, sua vida útil. Certos componentes eletrônicos devem ser capazes de suportar temperaturas entre -55°C e 125°C sem nenhum problema. Especialmente com materiais de epóxi ou silicone não preenchidos, é importante ajustar a expansão térmica, mas isso nem sempre é possível. Entretanto, esses materiais devem ser usados porque somente eles proporcionam a transparência necessária e a resistência mecânica desejada. O uso de cargas para melhorar as propriedades mecânicas teria um impacto negativo sobre a transmissão de luz óptica.
Nosso objetivo era prever melhor a vida útil e a estabilidade (sem rachaduras ou descolamento) dos materiais poliméricos e, portanto, de nossos componentes. Esse conhecimento é particularmente valioso no desenvolvimento de componentes e na avaliação de novos materiais. Para isso, usamos o reômetro rotacionalNETZSCH Kinexus Lab+ e o NETZSCH DMA 242 E Artemis para uma caracterização mais precisa.
A DMA (Análise Mecânica Dinâmica) é usada para determinar parâmetros como o módulo de Young e o Módulo de viscosidadeO módulo complexo (componente viscoso), módulo de perda ou G'', é a parte "imaginária" das amostras do módulo complexo geral. Esse componente viscoso indica a resposta do tipo líquido, ou fora de fase, da amostra que está sendo medida. módulo de perda ou a temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea associada. Além disso, as medições de DMA dependentes da frequência e da temperatura podem ser usadas para estabelecer as curvas mestras associadas.
Para isso, as amostras foram medidas com nosso DMA Artemis NETZSCH em uma faixa de temperatura de -40°C a +200°C no modo de flexão de 3 pontos em várias frequências.
Mais análises e previsões com o site NETZSCH Proteus®
Os espectros medidos foram processados diretamente no software NETZSCH Proteus® para gerar uma curva mestre Cole-Cole.
Usando a curva principal e os fatores de mudança de tempo-temperatura, o comportamento de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento da amostra pode ser extrapolado em um longo período de tempo. Supõe-se que as propriedades do material em altas frequências correspondam àquelas em baixas temperaturas e vice-versa. Dessa forma, as propriedades do material são determinadas a partir da curva principal e dos fatores de deslocamento medidos no software, a fim de fazer previsões mais precisas para simulações de elementos finitos, por exemplo.
Essa análise, que é diretamente suportada pelo software de medição NETZSCH Proteus® , nos permite calcular e simular parâmetros dependentes do tempo, como o comportamento de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento e a fluência nos respectivos componentes. Esses componentes podem então ser projetados para evitar pontos fracos ou para encontrar materiais de alto desempenho.
Em nossa longa história com os instrumentos da NETZSCH, passamos a apreciar a confiabilidade dos instrumentos analíticos e a qualidade do suporte. Muitas vezes, é possível obter excelentes resultados combinando perguntas interessantes com a alta qualidade técnica e o conhecimento especializado da equipe do laboratório NETZSCH.
Dr. Christian Dreier e Dr. Sven Hüttner, muito obrigado por essas interessantes percepções em seu trabalho de pesquisaarch!