1 ، مکانیسم فیزیکی و مشوق های مادی جدا شدن بین لایه ها
خرابی ساختارهای چند لایه در اصل تخریب خواص مکانیکی رابط های لایه ای است. هنگامی که مقاومت برشی سطحی پایین تر از مقاومت منسجم ماده است ، لایه لایه لایه لایه ای رخ می دهد. این فرآیند شامل مکانیسم های فیزیکی چند-:
عدم تطابق استرس حرارتی: تفاوت ضریب انبساط حرارتی (CTE) بین مواد مختلف علت اصلی است. For example, in PCB manufacturing, the difference in CTE between FR-4 substrate (CTE ≈ 14-17 ppm/℃) and copper foil (CTE ≈ 17 ppm/℃) is small, but when low loss materials (such as PTFE, CTE ≈ 100-200 ppm/℃) are introduced, the interlayer stress generated under temperature cycling can reach tens of MPa, far exceeding the interfacial bonding strength. تیم ملی مرکز نانوتکنولوژی که در مطالعه گرافن/MOO ∝ ون der Waals هتروس ساختار یافتند که نیروی لایه ون در والس فقط 0.1-1 N/m است ، که مستعد ابتلا به استرس حرارتی است.
نارسایی شیمیایی رابط: عوامل محیطی مانند رطوبت و اکسیدان ها می توانند به پیوندهای شیمیایی رابط آسیب برسانند. با در نظر گرفتن سیستم عایق دیواری خارجی یک ساختمان به عنوان نمونه ، قدرت پیوند بین ملات پلیمری و هیئت مدیره XPS در یک محیط رطوبت 95 ٪ 40 ٪ کاهش می یابد و در نتیجه لایه برداری لایه گچ انجام می شود. به طور مشابه ، در بسته بندی نیمه هادی ، پیوند Si {4} O - Si در نیترید سیلیکون/پشته اکسید سیلیکون تحت هیدرولیز در دمای بالا 150 درجه قرار می گیرد و منجر به انتشار فلز و لایه برداری بین المللی می شود.
تجمع نقص فرآیند: نقص میکرو در تولید چند لایه می تواند به منبع شروع ترک تبدیل شود. به عنوان مثال ، در طی فرآیند لمینیت تابلوهای چند لایه PCB ، اگر رزین قبل از آغشته (PP) به اندازه کافی جاری نشود ، مناطق ضعیف با تخلخل بیشتر از 5 ٪ تشکیل می شود ، که ترجیحاً تحت لرزش مکانیکی یا شوک حرارتی ترک می شود. تیمی از دانشگاه نانجینگ در تحقیقات خود در مورد دو دستگاه یکپارچه نیمه هادی-} یافتند که پشته پلی متیل (PMMA) در پشته MOS ₂/گرافن در طول لیتوگرافی پرتو الکترونی ، انرژی بین المللی را کاهش می دهد و در نتیجه 30 ٪ کاهش قدرت پوست را کاهش می دهد.
2 ، تجزیه و تحلیل مورد صنعت معمولی
مورد 1: تله یکپارچگی سیگنال در طراحی پشته PCB
یک سازنده تجهیزات ارتباطی با سرعت بالا - یک طرح PCB 12 لایه ای را اتخاذ کرد ، اما نتوانست اصل تقارن سه گانه (ضخامت فویل مس ، ترتیب تخته هسته و تقارن آینه لایه دی الکتریک) را دنبال کند ، و در نتیجه انحراف 0.3 میلی متر بین لایه سیگنال و صفحه مرجع ، بیش از حد از طراحی 0.05mm. این منجر به دو نتیجه شد: در مرحله اول ، کنترل از دست دادن امپدانس باعث شد ضریب بازتاب سیگنال تنها از 10 ٪ به 25 ٪ افزایش یابد و در نتیجه نمودارهای چشم بسته به دست می آید. ثانیاً ، جفت الکترومغناطیسی لایه ای افزایش یافته است ، و متقاطع انتهایی نزدیک (بعدی) از -40 dB به -30 dB بدتر می شود. محصول نهایی به دلیل یکپارچگی ناکافی سیگنال دوباره اصلاح می شود و در نتیجه بیش از ده میلیون یوان از دست می دهد.
مورد 2: ساختمان تصادف جداسازی سیستم عایق دیواری خارجی
در سال 2022 ، یک پروژه مسکونی یک سیستم عایق دیواری بیرونی تخته پشمی را به تصویب رساند. حزب ساخت و ساز پیچ و مهره های لنگرگاه عادی را برای کاهش هزینه ها انتخاب کرد و عمق لنگرگاه تنها 25 میلی متر بود (نیاز به طراحی 40 میلی متر). در هوای تیفون ، هنگامی که فشار باد منفی به 2.5 کیلو پاسکال برسد ، مقاومت کششی بین پیچ لنگر و پایه بتونی هوادهی کمتر از 0.1 مگاپاسکال است که منجر به جدا شدن کل لایه عایق می شود. پس از بازرسی ، مشخص شد که محتوای پلیمر موجود در چسب تنها 3 ٪ (نیاز استاندارد بیشتر از یا برابر 8 ٪) است ، و مقاومت برشی در رابط بین لایه گچ و تخته پشم سنگ تنها 0.05 مگاپاسکال بود ، بسیار پایین تر از نیاز مشخصات 0.12 مگاپاسکال.
مورد 3: خرابی انتشار فلز در ساختارهای پشته نیمه هادی
یک سازنده دستگاه قدرت خاص از لایه های انفعال ALN/SIN ₓ در ساخت HEMTS گالیم نیترید (GAN) برای سرکوب فروپاشی جریان استفاده می کند. با این حال ، با توجه به کنترل نامناسب دمای رسوب لایه SIN (450 درجه در مقابل طراحی 400 درجه) ، ریزگردها با عرض 0.5 میکرومتر در رابط ALN/SI تولید شدند. در تست تعصب معکوس دما {6- بالا ، اتمهای آلومینیومی در امتداد شکاف به کانال GAN پخش می شوند و باعث می شود ولتاژ آستانه تا 2 ولت و عملکرد دستگاه از 95 ٪ به 60 ٪ کاهش یابد.
3 ، استراتژی های پیشگیری و کنترل برای جدا شدن بین لایه ها
انتخاب مواد و بهینه سازی رابط
طراحی مواد شیب: در PCB ، یک لایه انتقال شیب (مانند رزین اپوکسی پر از سرامیک) می تواند بین مواد CTE بالا و پایین وارد شود تا شیب CTE از 100 ppm/ درجه به 20 ppm/ درجه کاهش یابد ، و به طور قابل توجهی کاهش استرس حرارتی.
فناوری اصلاح رابط: درمان پلاسما از صفحه عایق XPS می تواند زاویه تماس سطح آن را از 90 درجه به 20 درجه کاهش دهد و استحکام پیوند را با ملات پلیمری به 0.15 مگاپاسکال افزایش دهد. به طور مشابه ، معرفی درمان هیدروژناسیون به لمینت های MOS ₂/گرافن می تواند انرژی سطحی را 50 ٪ افزایش داده و به قدرت لایه برداری 0.5 نانومتر در متر برسد.
چسب عملکردی: ایجاد چسب آسفالت مقاوم در برابر دما بالا (مانند اضافه کردن Nano Sio ₂) می تواند نقطه نرم کننده زونا آسفالت را با 20 درجه در 80 درجه افزایش دهد و از جداسازی لایه ناشی از جریان جلوگیری می کند. در بسته بندی نیمه هادی ، با استفاده از رزین بنزوکازین به جای رزین اپوکسی سنتی می تواند میزان هیدرولیز لمینت های نیترید سیلیکون/اکسید سیلیکون را 90 ٪ در 150 درجه کاهش دهد.
کنترل فرآیند و بازرسی کیفیت
فناوری لمینیت دقیق: در ساخت PCB ، تخلخل بین لایه قابل کنترل است<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.
سیستم نظارت بر آنلاین: در ساخت لامپ های سرامیکی لمینت ، شکاف های غیر-} آزمایش مخرب برای نظارت بر وضعیت پیوند بین لایه های Al ₂ O3/TIC در زمان واقعی معرفی شده است. هنگامی که دامنه موج منعکس شده بیشتر از -30 دسی بل تشخیص داده می شود ، به عنوان یک منطقه نقص مورد قضاوت قرار می گیرد.
تست زندگی شتاب: تست پیری گرمای مرطوب 85 درجه /85 ٪ RH را بر روی سلولهای خورشیدی انباشته انجام دهید. هنگامی که پوسیدگی راندمان بیشتر از 5 ٪ باشد ، تنظیم پارامتر فرآیند شروع می شود. تیم ملی مرکز فناوری نانو با این آزمایش دریافتند که مقاومت رابط پشته گرافن/MOO3 پس از 1000 ساعت سه برابر افزایش یافته و در نتیجه روند کنترل نیروی ون در والس را بهینه می کند.
مشخصات طراحی و فرمولاسیون استاندارد
تقارن اصل: طراحی PCB باید تقارن سه گانه "تقارن فویل مس ، تقارن دی الکتریک و تقارن قدرت/زمین" را برآورده کند. به عنوان مثال ، توصیه می شود از "S - G- P- S} S {4} {{5} P - - s" ساختار ساختار (S: Layer Layer ، G: Layer Layer ، P: P. مسیر 40 ٪ و کاهش متقاطع 25 دسی بل.
طراحی فاکتور ایمنی: در سیستم عایق ساختمان ، تعداد پیچ های لنگر باید مطابق با استاندارد JGJ 144-2019 محاسبه شود ، با کمتر از 6 پیچ در هر متر مربع ، و عمق لنگرگاه باید 20 میلی متر در لایه پایه نفوذ کند. برای تابلوهای پشم سنگ ، برای افزایش مقدار مقاومت در برابر فشار باد سیستم به بالای 5 kPa ، نیاز به اتصال دهنده های مکانیکی اضافی باید اضافه شود.
تأیید اعتبار: دستگاه های نیمه هادی باید مطابق با استاندارد JESD22-A110E ، آزمایش تعصب معکوس درجه حرارت بالا (HTRB) را پشت سر بگذارند. پس از 1000 ساعت آزمایش مداوم در 150 درجه و ولتاژ تعصب 80 ٪ از ارزش دارای رتبه ، جریان نشت بین لایه باید کمتر از 1 میکروگرم باشد.
