1, den fysiska mekanismen och materiella incitamenten för mellanlagringsavskiljning
Misslyckandet med laminerade strukturer är i huvudsak nedbrytningen av de mekaniska egenskaperna för interlagergränssnitt. När gränssnittets skjuvhållfasthet är lägre än den sammanhängande styrkan hos materialet inträffar mellanlagringsdelaminering. Denna process involverar multi - Skala fysiska mekanismer:
Termisk stressmatchning: Skillnaden i koefficient för termisk expansion (CTE) mellan olika material är den primära orsaken. Till exempel, i PCB-tillverkning, är skillnaden i CTE mellan FR-4-substrat (CTE ≈ 14-17 ppm/ grad) och kopparfolie (CTE ≈ 17 ppm/ grad) liten, men när låg förlustmaterial (såsom ptfe, cte ≈ 100-200 ppm/ grad) introduceras, interlayer-stressen genereras under temperaturen kan nå tuR av mpa, limlig stag. National Nanotechnology Center-teamet hittades i studien av grafen/moo ∝ van der Waals heterostrukturer som interlayer van der Waals-styrkan endast är 0,1-1 N/m, vilket är benäget att glida under termisk stress.
Gränssnittskemiskt fel: Miljöfaktorer som luftfuktighet och oxidanter kan skada gränssnittets kemiska bindningar. Med det externa väggisoleringssystemet i en byggnad som ett exempel kommer bindningsstyrkan mellan polymermortel och XPS -kortet att minska med 40% i en fuktmiljö på 95%, vilket resulterar i skalning av gipskiktet. På samma sätt, i halvledarförpackning, genomgår Si - o - Si -bindning i kiselnitrid/kiseloxidstacken hydrolys vid en hög temperatur på 150 grader, vilket leder till metalldiffusion och interlager delaminering.
Ackumulering av processfel: Mikrofel i laminerad tillverkning kan bli källor till sprickinitiering. Under lamineringsprocessen för PCB -flerskiktskort, till exempel, om det pre -impregnerade (PP) -hartset inte flyter tillräckligt, kommer svaga områden med en porositet större än 5% att bildas, vilket företrädesvis kommer att spricka under mekanisk vibration eller termisk chock. Ett team från Nanjing University som hittades i sin forskning om två - dimensionell halvledare integrerade anordningar som det resterande polymetylmetakrylatet (PMMA) i MOS ₂/grafenstacken under elektronstrålitografi reducerar gränssnittsenergin, vilket resulterar i en 30% minskning i peel.
2, typisk branschfallsanalys
Fall 1: Signal Integrity Trap i PCB Stack Design
En hög - hastighetskommunikationsutrustningstillverkare antog en 12 -lager PCB -design, men misslyckades med att följa trippel symmetri -principen (kopparfolie tjocklek, kärnskortarrangemang och spegel symmetri för det dielektriska skiktet), vilket resulterade i en avvikelse av 0,3 mm mellan signalskiktet och referensplanet, långt ifrån det dielektriska skiktet). Detta ledde till två konsekvenser: för det första orsakade impedansförlustkontroll den enskilda signalreflektionskoefficienten att öka från 10% till 25%, vilket resulterade i stängda ögondiagram; För det andra förbättras den elektromagnetiska kopplingen mellanlägg, och den nära ändkörning (nästa) försämras från -40 dB till -30 dB. Slutprodukten omarbetas på grund av otillräcklig signalintegritet, vilket resulterar i en förlust på över tio miljoner yuan.
Fall 2: Att bygga extern väggisoleringssystemavskiljningolycka
År 2022 antog ett bostadsprojekt ett rock ulltavla yttre väggisoleringssystem. Konstruktionspartiet valde vanliga expansionsförankringsbultar för att minska kostnaderna, och förankringsdjupet var endast 25 mm (designkrav 40 mm). Vid tyfonväder, när det negativa vindtrycket når 2,5 kPa, är draghållfastheten mellan ankarbulten och den luftade betongbasen mindre än 0,1 MPa, vilket resulterar i frigöring av hela isoleringsskiktet. Efter inspektion konstaterades det att polymerinnehållet i limet endast var 3% (standardbehovet större än eller lika med 8%), och skjuvhållfastheten vid gränssnittet mellan gipskiktet och stenullskivan var endast 0,05 MPa, långt under specifikationskravet på 0,12 MPa.
Fall 3: Metalldiffusionsfel i halvledarstaplade strukturer
En viss tillverkare av kraftenheter använder ALN/SIN ₓ Staplade passiveringsskikt vid tillverkning av Gallium Nitride (GaN) HEMTS för att undertrycka nuvarande kollaps. På grund av felaktig temperaturkontroll av syndavlagringen ₓ skikt (faktisk 450 graders design 400 grader) genererades emellertid mikrokrackor med en bredd av 0,5 μm vid ALN/SI -gränssnittet. I 175 graders höga - temperatur omvänd förspänningstest diffunderade aluminiumatomer längs sprickan till GaN -kanalen, vilket orsakade en tröskelspänningsdrift på upp till 2V, och anordningsutbytet sjönk kraftigt från 95% till 60%.
3, förebyggande och kontrollstrategier för mellanlagringsavskiljning
Materialval och gränssnittsoptimering
Gradientmaterialdesign: I PCB kan ett gradientövergångsskikt (såsom keramiskt fyllt epoxiharts) sättas in mellan höga och låga CTE -material för att minska CTE -gradienten från 100 ppm/ grad till 20 ppm/ grad, vilket signifikant reducerar termisk spänning.
Gränssnittsmodifieringsteknik: Plasmabehandling av XPS -isoleringskort kan minska dess ytkontaktvinkel från 90 grader till 20 grader och öka bindningsstyrkan med polymermortel till 0,15 MPa. På liknande sätt kan introduktion av hydreringsbehandling i MOS ₂/grafenlaminat öka gränsytanergin med 50% och uppnå en skalstyrka på 0,5 N/m.
Funktionellt lim: Utveckling av hög - Temperaturbeständig asfaltlim (såsom tillsats av Nano Sio ₂) kan öka mjukningspunkten för asfaltbältros med 20 grader vid 80 graders, undvika skiktseparation orsakad av flöde. I halvledarförpackning kan användning av bensoxazinharts istället för traditionellt epoxiharts minska hydrolyshastigheten för kiselnitrid/kiseloxidlaminat med 90% vid 150 grader.
Processkontroll och kvalitetskontroll
Precision Lamination Technology: I PCB -tillverkning kan mellanlagringsporositeten kontrolleras vid<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.
Onlineövervakningssystem: Vid tillverkning av laminerad keramisk ritning die -ämnen introduceras ultraljud non - destruktiv testning för att övervaka bindningsstatusen mellan al ₂ o3/tic -lager i realtid. När den reflekterade vågamplituden upptäcks vara större än -30 dB bedöms den som ett defektområde.
Accelererat livstest: Genomför 85 grader /85% RH -våtvärme åldringstest på staplade solceller. När effektiviteten förfall är större än 5%utlöses processparameterjusteringen. National Nanotechnology Center -teamet fann genom detta experiment att gränssnittsmotståndet för grafen/Moo3 -stack ökade tre gånger efter 1000 timmar och därmed optimerade Van der Waals kraftkontrollprocess.
Designspecifikationer och standardformulering
Symmetriprincip: PCB -design måste uppfylla trippel symmetrikraven för "kopparfolie symmetri, dielektrisk symmetri och kraft/marksymmetri". For example, it is recommended to use the "S-G-P-S-S-P-G-S" structure (S: signal layer, G: ground layer, P: power layer) for 8-layer boards, which can shorten the signal return väg med 40% och minskar övergången med 25 dB.
Säkerhetsfaktordesign: I byggnadsisoleringssystemet bör antalet förankringsbultar beräknas enligt JGJ 144-2019-standarden, med inte mindre än 6 bultar per kvadratmeter, och förankringsdjupet bör penetrera basskiktet med 20 mm. För bergsullskivor måste ytterligare mekaniska fästelement läggas till för att öka systemets vindtrycksmotståndsvärde till över 5 kPa.
Verifiering av tillförlitlighet: Semiconductor-enheter måste klara testet med hög temperatur omvänd förspänning (HTRB) enligt JESD22-A110E-standarden. Efter 1000 timmars kontinuerlig testning vid 150 grader och förspänning på 80% av det nominella värdet, bör mellanlagringsströmmen vara mindre än 1 μ.
