1, den fysiske mekanismen og materialinsentivene til innsetting av interlayer
Svikt i laminerte strukturer er i hovedsak nedbrytningen av de mekaniske egenskapene til mellomlagsgrensesnitt. Når grensesnittets skjærstyrke er lavere enn den sammenhengende styrken til materialet, oppstår interlayer delaminering. Denne prosessen involverer flerskala fysiske mekanismer:
Termisk stressmatch: Forskjellen i termisk ekspansjonskoeffisient (CTE) mellom forskjellige materialer er den primære årsaken. For eksempel, i PCB-produksjon, er forskjellen i CTE mellom FR-4-underlaget (CTE ≈ 14-17 ppm/ grad) og kobberfolie (CTE ≈ 17 ppm/ grad) liten, men når lave tapsmaterialer (som PTFECT-stresset mellom, kan PPM-en-temperaturen tensert t-t-temperaturen som kan nå tenget t-tensert tvers av t-temperaturen. limestyrke. Nasjonalt nanoteknologisenterteam som ble funnet i studien av grafen/moo ∝ van der Waals heterostrukturer at mellomlaget van der Waals-kraft bare er 0,1-1 n/m, noe som er utsatt for å gli under termisk stress.
Grensesnitt kjemisk svikt: Miljøfaktorer som fuktighet og oksidanter kan skade grensesnittet kjemiske bindinger. Ved å ta det ytre veggisolasjonssystemet til en bygning som et eksempel, vil bindingsstyrken mellom polymermørtel og XPS -kort avta med 40% i et fuktighetsmiljø på 95%, noe som resulterer i skrelling av gipslaget. På samme måte gjennomgår Si-O-Si-bindingen i silisiumnitrid/silisiumoksydstabel ved silisiumnitrid/silisiumoksydstabel ved en høy temperatur på 150 grader, noe som fører til metalldiffusjon og interlayer delaminering.
Akkumulering av prosessdefekter: Mikrodefekter i laminert produksjon kan bli kilder til sprekkinitiering. For eksempel, under lamineringsprosessen av PCB flerlagsbrett, hvis den før impregnerte (PP) harpiksen ikke flyter tilstrekkelig, vil svake områder med en porøsitet større enn 5% dannes, noe som fortrinnsvis vil sprekke under mekanisk vibrasjon eller termisk sjokk. Et team fra Nanjing University fant i sin forskning på todimensjonale halvlederintegrerte enheter at den resterende polymetylmetakrylat (PMMA) i MOS ₂/grafenstabel under elektronstrålelitografi reduserer grensesnittenergien, noe som resulterer i en 30% nedgang i skrellstyrken.
2, typisk bransjesaksanalyse
Tilfelle 1: Signalintegritetsfelle i PCB Stack Design
En produsent av høyhastighets kommunikasjonsutstyr tok i bruk en 12-lags PCB-design, men klarte ikke å følge trippel symmetri-prinsippet (kobberfoletttykkelse, kjerneplatearrangement og speilsymmetri av det dielektriske laget), noe som resulterte i et avvik på 0,3 mm mellom signallaget og referanseplanet, langt overstiger utformingen av 0,3 mm. Dette førte til to konsekvenser: For det første fikk impedansetapskontrollen med at signalrefleksjonskoeffisienten med en slutt økte fra 10% til 25%, noe som resulterte i lukkede øyediagrammer; For det andre forbedres den elektromagnetiske koblingen mellomliggeren, og den nærmeste endekrysset (neste) forverres fra -40 dB til -30 dB. Det endelige produktet er omarbeidet på grunn av utilstrekkelig signalintegritet, noe som resulterer i et tap på over ti millioner yuan.
Tilfelle 2: Bygge løsningsulykke for ytterveggsisoleringssystem
I 2022 vedtok et boligprosjekt et rock wool board utvendig veggisolasjonssystem. Byggeparten valgte vanlige ekspansjonsankerbolter for å redusere kostnadene, og forankringsdybden var bare 25 mm (designkrav 40mm). I tyfonvær, når det negative vindtrykket når 2,5 kPa, er strekkfastheten mellom ankerbolten og den luftede betongbasen mindre enn 0,1 MPa, noe som resulterer i løsgjøringen av hele isolasjonslaget. Etter inspeksjon ble det funnet at polymerinnholdet i limet bare var 3% (standardbehov større enn eller lik 8%), og skjærstyrken ved grensesnittet mellom gipslaget og bergullbrettet var bare 0,05 MPa, langt under spesifikasjonskravet på 0,12 MPa.
Sak 3: Metalldiffusjonssvikt i halvleder stablede strukturer
En viss produsent av kraftenhet bruker ALN/sin ₓ stablede passiveringslag i produksjonen av galliumnitrid (GaN) HEMT for å undertrykke nåværende kollaps. På grunn av feil temperaturkontroll av sin ₓ lagavsetning (faktisk 450 grader vs design 400 grader), ble imidlertid mikrokrakker med en bredde på 0,5 μ m generert ved ALN/Si -grensesnittet. I den 175 graders høye temperaturen omvendt forspenningstest, diffunderte aluminiumatomer langs sprekken til GaN-kanalen, noe som forårsaket en terskelspenningsdrift på opptil 2V, og enhetsutbyttet falt kraftig fra 95% til 60%.
3, Forebyggings- og kontrollstrategier for innsetting av mellomlag
Materialvalg og grensesnittoptimalisering
Gradientmaterialdesign: I PCB kan et gradientovergangslag (for eksempel keramisk fylt epoksyharpiks) settes inn mellom høye og lave CTE -materialer for å redusere CTE -gradienten fra 100 ppm/ grad til 20 ppm/ grad, noe som reduserer termisk stress betydelig.
Grensesnittmodifiseringsteknologi: Plasmabehandling av XPS isolasjonskort kan redusere overflatekontaktvinkelen fra 90 grader til 20 grader, og øke bindingsstyrken med polymermørtel til 0,15 MPa. Tilsvarende kan introdusere hydrogeneringsbehandling i MOS ₂/grafen -laminater øke grensesnittenergien med 50% og oppnå en skrellstyrke på 0,5 N/m.
Funksjonell lim: Å utvikle høye temperaturresistent asfaltlim (for eksempel tilsetning av Nano SiO ₂) kan øke mykgjøringspunktet for asfalt helvetesild med 20 grader ved 80 grader, og unngå lagseparasjon forårsaket av strømning. I halvlederemballasje kan bruk av benzoxazinharpiks i stedet for tradisjonell epoksyharpiks redusere hydrolysehastigheten til silisiumnitrid/silisiumoksyd -laminater med 90% ved 150 grader.
Prosesskontroll og kvalitetsinspeksjon
Presisjonslamineringsteknologi: I PCB -produksjon kan mellomlagets porøsitet kontrolleres ved<1% using a vacuum lamination machine, and combined with isostatic pressing treatment (pressure 20 MPa, temperature 180 ℃), the interlayer bonding strength can reach 15 MPa.
Online overvåkingssystem: I produksjonen av laminert keramisk tegning blir die-emner, ultralyd ikke-destruktiv testing introduseres for å overvåke bindingsstatusen mellom Al ₂ O3/TIC-lag i sanntid. Når den reflekterte bølgeamplitude oppdages å være større enn -30 dB, blir den bedømt som et defektområde.
Akselererte livstest: Gjennomfør 85 grader /85% RF -aldringstest på stablede solceller. Når effektivitetsforfallet er større enn 5%, utløses prosessparameterjusteringen. National Nanotechnology Center -teamet fant gjennom dette eksperimentet at grensesnittmotstanden til grafen/MOO3 -stabel økte tredoblet etter 1000 timer, og dermed optimaliserte Van der Waals kraftkontrollprosessen.
Designspesifikasjoner og standardformulering
Symmetri -prinsipp: PCB -design må oppfylle kravene til trippel symmetri av "kobberfolie symmetri, dielektrisk symmetri og kraft/bakkesymmetri". For eksempel anbefales det å bruke "SGPSSPGS" -strukturen (S: Signal Layer, G: Ground Layer, P: Power Layer) for 8-lags tavler, som kan forkorte signalreturbanen med 40% og redusere krysset med 25 dB.
Sikkerhetsfaktorutforming: I bygningsisolasjonssystemet skal antallet ankerbolter beregnes i henhold til JGJ 144-2019-standarden, med ikke mindre enn 6 bolter per kvadratmeter, og forankringsdybden skal trenge inn i baselaget med 20 mm. For bergullbrett, må ytterligere mekaniske festemidler tilsettes for å øke vindtrykksmotstandsverdien til systemet til over 5 kPa.
Pålitelighetsbekreftelse: Semiconductor-enheter må bestå høye temperaturer omvendt skjevhet (HTRB) -test i henhold til JESD22-A110E-standarden. Etter 1000 timer kontinuerlig testing ved 150 grader og skjevspenning på 80% av den nominelle verdien, bør mellomlagets lekkasjestrøm være mindre enn 1 μ A.
