1. ما هي المتطلبات الأساسية للوحة حاملة الرقائق؟
عزل كهربائي ممتاز: تحتوي الركيزة على دوائر دقيقة للغاية (يمكن أن يكون عرض الخط/التباعد أقل من 10 ميكرومتر)، مما يتطلب عزلًا بين كل سطر. الفولاذ، كونه موصلًا جيدًا، غير مناسب تمامًا لمتطلبات العزل هذه.
ثابت العزل الكهربائي القابل للتحكم وعامل الخسارة المنخفض: يؤثر ذلك على جودة إرسال الإشارات بسرعة عالية-. الخواص الكهربائية للصلب غير مناسبة على الإطلاق.
مطابقة معامل التمدد الحراري مع الشريحة: الرقائق عبارة عن مواد قائمة على السيليكون-ذات معامل تمدد حراري منخفض جدًا. يعد معامل التمدد الحراري للصلب أعلى بكثير من السيليكون ومواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور العادية، مما يولد ضغطًا هائلاً أثناء التغيرات في درجات الحرارة، مما يؤدي إلى تلف الرقاقة أو تشقق وصلات اللحام.
ثبات واستواء عالي للغاية للأبعاد: لا يتشوه أثناء عمليات درجات الحرارة العالية-المتكررة (مثل اللحام والتصفيح). في حين أن الفولاذ المدرفل على البارد-مسطح، إلا أن ثباته الحراري على مقياس الميكرومتر أقل بكثير من استقرار المواد الأساسية المتخصصة.
مناسب لمعالجة الثقوب الصغيرة والطلاء الكهربائي: يلزم حفر ثقوب صغيرة جدًا بالليزر خلال-ثقوب يتبعها طلاء النحاس كهربائيًا لتحقيق التوصيلية بين الطبقات. من الصعب تحقيق عمليات تعدين مستقرة للثقوب الدقيقة على الفولاذ.
خفيفة الوزن: تعطي ركائز الرقائق الأولوية للخفة والنحافة. يتمتع الفولاذ بكثافة أعلى بكثير من المواد شائعة الاستخدام.
2. ما هي الخصائص الأساسية للملفات المدرفلة على البارد-الرفيعة جدًا-(مثل "الفولاذ القابل للتمزيق")؟
قوة ومتانة معدنية ممتازة: تحافظ على خصائص ميكانيكية جيدة حتى في الحالات الرقيقة للغاية.
التسطيح العالي والانتهاء من السطح.
الموصلية الكهربائية الجيدة والدرع الكهرومغناطيسي.
درجة معينة من مقاومة التآكل (يمكن تحقيقها من خلال الطلاء).
3.ما هي-التطبيقات النموذجية العالية الجودة للملفات المدرفلة على البارد-الرقيقة للغاية؟
المكونات الهيكلية للإلكترونيات الاستهلاكية: مثل إطارات الهواتف الذكية، والألواح الخلفية للبطارية، ولوحات الدعم لمفصلات الشاشة القابلة للطي.
المكونات الدقيقة: مثل أغطية التدريع للأدوات الدقيقة في مجال الطيران، وأجزاء آلات الطباعة الحجرية، والصفائح الزنبركية عالية الدقة.
مجال الطاقة الجديدة: مثل الركائز المعدنية للخلايا الشمسية المرنة والألواح ثنائية القطب لخلايا الوقود.
4. لماذا نقول "لا"؟
العزل مقابل الموصلية: هذا هو التناقض الأساسي. يجب أن تكون الركيزة الخاصة بلوحة حامل الرقاقة عازلًا (مثل راتينج BT، أو فيلم ABF، أو السيراميك، أو اللدائن الهندسية الخاصة)، بينما يكون الفولاذ موصلًا.
مطابقة التمدد الحراري مقابل التمدد الحراري العالي: يبلغ معدل CTE للصلب حوالي 11-13 جزء في المليون/درجة، بينما يبلغ معدل التمدد الحراري للسيليكون حوالي 2.6 جزء في المليون/درجة. ويعني عدم التطابق الشديد هذا أن الاستخدام المباشر في التغليف سيؤدي إلى فشل حراري.
توافق تصنيع الدوائر الدقيقة: تستخدم لوحات حامل الرقائق عمليات الطباعة الحجرية والحفر والطلاء الكهربائي المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات/ثنائي الفينيل متعدد الكلور. هذه العمليات لها توافق سيء للغاية مع الركائز الفولاذية.
5. ما هي الأهمية المحتملة والآثار التكنولوجية؟
مكونات معدات التصنيع: يمكن استخدامها لتصنيع الأجزاء الدقيقة في معدات إنتاج أشباه الموصلات أو الركيزة، مثل أغطية التدريع، والمكونات داخل غرف التفريغ، وأذرع النقل.
محيط التغليف وتبديد الحرارة: في التغليف المتقدم (مثل التغليف 2.5D/3D)، يمكن استخدام الإطارات المعدنية أو صفائح التسليح لتعزيز الهيكل العام أو المساعدة في تبديد الحرارة. يمكن للفولاذ-الرفيع جدًا-الصلب أن يجد تطبيقات في مكونات "الدائرة غير الأساسية-".
إطارات الرصاص: تستخدم حزم الرقائق التقليدية (مثل QFN) إطارات الرصاص المصنوعة من النحاس- أو الحديد- من سبائك النيكل. من الناحية النظرية، يمكن لشرائط الفولاذ الدقيقة-الرفيعة للغاية أن تنافس في هذا السوق، ولكن يجب معالجة المشكلات المتعلقة بالطلاء الكهربائي والحفر والمطابقة الحرارية. في الوقت الحالي، يظل النحاس وسبائك 42 (سبائك الحديد-النيكل) هي السائدة.