خلاصہ:روایتی پاور الیکٹرانک پیکیجنگ بنیادی طور پر دو جہتی پلانر پیکیجنگ ٹیکنالوجیز پر مبنی ہے جیسے سولڈر کنکشن اور وائر بانڈنگ، جو ہائی فریکوئنسی، ہائی وولٹیج اور اعلی درجہ حرارت پر تھرڈ جنریشن سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے قابل اعتماد اطلاق کو پورا نہیں کر سکتی۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، دو جہتی پلانر پیکیجنگ آہستہ آہستہ تین جہتی مربوط پیکیجنگ میں تیار ہوئی ہے۔ پاور الیکٹرانک پیکیجنگ ٹکنالوجی میں کلیدی مواد اور ساخت کے ڈیزائن کی تحقیقی پیشرفت کا خلاصہ اور متوقع ہے۔ کنیکٹنگ میٹریل بتدریج ٹن بیسڈ سولڈر سے گولڈ بیسڈ سولڈر، عارضی مائع فیز کنیکٹنگ میٹریل، سنٹرڈ سلور اور اعلی تھرمل چالکتا اور اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت کے ساتھ دیگر مواد میں بتدریج ترقی کر چکے ہیں، اور کنیکٹنگ ٹیکنالوجی بتدریج تار کے بندھن سے ڈبل تک تیار ہوئی ہے۔ سائیڈڈ کولنگ، ڈیوائس انٹیگریشن اور عمودی لیمینیشن انٹر کنکشن۔ لیڈز کو ہٹا کر سوئچ کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، مختلف چپس اور آلات کو مربوط کرنے سے بجلی کی کثافت بہتر ہوتی ہے، اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی دو طرفہ کولنگ سے بہتر ہوتی ہے۔ تین جہتی مربوط پیکیجنگ میں مارکیٹ کی زبردست صلاحیت ہے اور یہ مستقبل میں ترقی کے اہم رجحانات میں سے ایک بن جائے گی۔

مطلوبہ الفاظ:الیکٹرانک پیکیجنگ؛ پیکیجنگ مواد؛ پیکیجنگ ڈھانچہ؛ تین جہتی پیکیجنگ؛ sintered چاندی؛ سوراخ کے ذریعے سلیکون

فنڈ پروجیکٹ:شینزین سائنس اور ٹیکنالوجی کمیشن پروجیکٹ(JCYJ20180508161601937)

پاور الیکٹرانک آلات اعلی تعدد، اعلی کثافت، اعلی طاقت اور اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز کی طرف ترقی کر رہے ہیں [1]۔ فی الحال، سلیکون (Si) پر مبنی آلات اب بھی حاوی ہیں۔ تاہم، مواد کی خصوصیات کی وجہ سے، سوئچنگ فریکوئنسی، آپریٹنگ درجہ حرارت اور سلیکون پر مبنی آلات کی طاقت کی کثافت محدود ہے۔ روایتی سلکان پر مبنی آلات کے مقابلے میں، تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹرز جیسے سلکان کاربائیڈ (SiC) اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) زیادہ سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں ہائی وولٹیج، ہائی ٹمپریچر اور ہائی فریکونسی ایپلی کیشنز جیسے وائرلیس کمیونیکیشن، الیکٹرک۔ گاڑیاں اور ایرو اسپیس ان کے زیادہ بریک ڈاؤن وولٹیج، وسیع بینڈ گیپ، زیادہ تھرمل چالکتا اور کم بجلی کی کمی کی وجہ سے [2-3]۔ تاہم، ایک ہی وقت میں، تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر آلات کی تیز رفتار ترقی نے پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے لیے مزید سخت تقاضے پیش کیے ہیں۔

پیکیجنگ ٹیکنالوجی چپ کو کیریئر سبسٹریٹ کے ساتھ جوڑنے اور ٹھیک کرنے کا ایک عمل ہے، پنوں کو باہر لے جاتا ہے، اور انہیں پورے پاور ڈیوائس یا ماڈیول میں ڈھالتا ہے، جو بنیادی طور پر برقی کنکشن، ساختی مدد اور تحفظ کا کردار ادا کرتا ہے، اور گرمی کی کھپت فراہم کرتا ہے۔ [4]۔ ماڈیول انضمام کے بنیادی حصے کے طور پر، پیکیجنگ مواد، عمل اور ڈھانچے پاور ماڈیولز کی تھرمل، برقی اور برقی مقناطیسی مداخلت کی خصوصیات کو براہ راست متاثر کرتے ہیں۔ اس وقت، پختہ پیکیجنگ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر کنیکٹنگ میٹریل جیسے سلور گلو یا ٹن بیسڈ سولڈر، اور پیکیجنگ ڈھانچے جیسے لیڈ کنکشن پر مبنی ہے، جس میں اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر کی مزاحمت، نمایاں برقی مقناطیسی مطابقت کے مسائل ہیں، اور نہیں کر سکتے۔ گرمی کی کھپت کا ایک موثر طریقہ فراہم کریں۔ حال ہی میں، سنٹرڈ سلور انٹر کنیکٹ میٹریلز، تھری ڈائمینشنل انٹیگریٹڈ پیکیج ڈھانچے وغیرہ میں بہترین اعلی درجہ حرارت مزاحمت اور اعلی تھرمل چالکتا ہے، جو دو طرفہ حرارت کی کھپت کو حاصل کر سکتا ہے اور سوئچنگ کے نقصانات کو بہت کم کر سکتا ہے، جس سے پاور ماڈیولز اچھے تھرمل اور برقی خصوصیات کے حامل ہوتے ہیں۔ وشوسنییتا، اور زیادہ سے زیادہ تحقیق اور توجہ حاصل کی ہے۔ توقع کی جاتی ہے کہ یہ تھرڈ جنریشن سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے اعلی درجہ حرارت، ہائی وولٹیج اور ہائی فریکوئنسی کے شعبوں میں قابل اعتماد اطلاق کو پورا کرے گی۔ اس مقالے میں، پاور الیکٹرانک پیکیجنگ مواد اور ڈھانچے کے ڈیزائن کی تازہ ترین تحقیقی پیشرفت کا خلاصہ اور امکان ہے۔

ایک عام پاور ماڈیول پیکج کا ڈھانچہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، جس میں پاور چپ، کنیکٹنگ میٹریل، بانڈنگ وائر، سیرامک سبسٹریٹ، نیچے کی پلیٹ، پاٹنگ میٹریل، شیل اور پاور ٹرمینلز [3,5] شامل ہیں۔ ہر پیکیجنگ میٹریل کی تھرمل، برقی، مکینیکل اور کیمیائی خصوصیات مختلف ہیں، اس لیے پورے پاور ماڈیول کی بہترین کارکردگی کو منتخب کرنے کے لیے ہر مواد کی خصوصیات پر جامع غور کرنا ضروری ہے۔

图1  典型的功率模块封装结构ہے [5]

کلیدی پیکیجنگ مواد اور ٹیکنالوجیز جیسے چپ بانڈنگ، کنکشن اور سبسٹریٹ کی ترقی کا رجحان تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ کنکشن کی ٹیکنالوجی بانڈنگ تاروں سے لے کر ربن، تانبے کے ستونوں، سیسہ کے فریموں اور سوراخوں کے ذریعے پلیٹڈ وغیرہ تک ترقی کر رہی ہے۔ لیڈز کو ہٹا کر اور کنکشن ایریا کو بڑھا کر تھرمل اور برقی چالکتا بہتر ہو جاتی ہے۔ چپس کے لیے بانڈنگ مواد روایتی سولڈرنگ سے لے کر سونے پر مبنی ہائی ٹمپریچر سولڈرنگ، عارضی مائع فیز بانڈنگ، سنٹرڈ سلور اور سنٹرڈ کاپر وغیرہ تک تیار ہوا ہے، جو تھرمل اور برقی چالکتا کو بہت بہتر بناتا ہے اور اعلی درجہ حرارت اور قابل اعتماد کو پورا کرتا ہے۔ ایپلی کیشنز سبسٹریٹ سیرامک سبسٹریٹ کی دھات کی ترسیل اور تھرمل کوندکٹو پرت کو گاڑھا کرنے کی طرف تیار ہوتا ہے، اس طرح گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے [5]۔

پیکر 2 پیکیجنگ مواد اور ٹیکنالوجیز جیسے کنکشن، سبسٹریٹ اور چپ بانڈنگ کے ترقی کے رجحانات [5]

2.1  چپ مواد

عام طور پر استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹر مواد کی کارکردگی کے پیرامیٹرز جدول 1 [6-7] میں دکھائے گئے ہیں۔ اپنی پختہ ٹکنالوجی اور کم قیمت کی وجہ سے، Si کو مختلف مجرد آلات اور مربوط سرکٹس، الیکٹرانک انفارمیشن نیٹ ورک انجینئرنگ اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ Si کے مقابلے میں، GaAs میں وسیع بینڈ گیپ اور ہائی الیکٹران موبلٹی کی خصوصیات ہیں، جو RF کے سائز اور بجلی کی کھپت کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے، اور RF، وائرلیس کمیونیکیشن اور آپٹو الیکٹرانک فیلڈز میں کم طاقت والے آلات میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ SiC اور GaN میں زیادہ بینڈ گیپ ہوتا ہے، تھرمل ریڈی ایشن انرجی کو جذب کرنا آسان نہیں ہوتا اور زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتے وقت کنڈکشن بینڈ پر چھلانگ لگانا، اور زیادہ خرابی والے فیلڈ کی طاقت ہوتی ہے، اس لیے وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز SiC اور GaN زیادہ درجہ حرارت کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔ Si کے مقابلے وولٹیج کے مواقع SiC میں اعلی تھرمل چالکتا، بہتر گرمی کی کھپت کی صلاحیت، اعلی کیریئر کی نقل و حرکت، اعلی موجودہ کثافت، اور اعلی درجہ حرارت اور ہائی وولٹیج مزاحمت ہے، لہذا یہ اکثر پاور ڈیوائس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جس میں 600 کے وولٹیج کے ساتھ ہائی پاور فیلڈ میں واضح فوائد ہیں. V اور اس سے اوپر، اور نئی توانائی کی گاڑیوں اور بجلی کے آلات کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ GaN میں تیز تر الیکٹران کی نقل و حرکت اور کیریئر کی رفتار، چھوٹے آن ریزسٹنس اور ہائی وولٹیج پر پرجیوی پیرامیٹرز ہیں، اور ہائی پاور ریڈیو فریکوئنسی کی سمت میں واضح فوائد ہیں۔ GaN بنیادی طور پر مائیکرو ویو RF شعبوں میں استعمال ہوتا ہے جیسے کہ 5G کمیونیکیشن اور سیٹلائٹ کمیونیکیشن، پاور الیکٹرانکس کے شعبوں جیسے کہ کنزیومر الیکٹرانکس اور نئی انرجی گاڑیوں کی تیز چارجنگ، اور LED آپٹو الیکٹرانکس کے شعبوں میں اس کی طاقت کی کثافت، کم توانائی کی کھپت، اعلی تعدد اور وسیع تر ہے۔ بینڈوڈتھ. SiC کی طرح، GaN ٹیکنالوجی ابھی بھی تیزی سے ترقی کے مرحلے میں ہے، اور لاگت نسبتاً زیادہ ہے۔

ٹیبل 1 سیمی کنڈکٹر چپ مواد کی خصوصیات [6]

2.2  چپ بانڈنگ مواد

SnPb الائے سولڈر، جیسا کہ Sn63Pb37، چپ بانڈنگ مواد میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے کیونکہ اس کی عمدہ خصوصیات، جیسے کم قینچ والا ماڈیولس، زیادہ گیلے پن، لچک، تھرمو مکینیکل خصوصیات اور قابل اعتماد۔ تاہم، SnPb EU RoHS لیڈ فری معیار پر پورا نہیں اترتا، اور اس کا پگھلنے کا مقام کم ہے (تقریباً 180℃)۔ لہٰذا، نئے چپ بانڈنگ مواد کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ تھرمل ایکسپینشن کوفیشینٹ (CTE) میچنگ اور پیکیجنگ ڈھانچے اور مواد کی اعلی درجہ حرارت مزاحمت کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔اس وقت، سب سے زیادہ استعمال ہونے والے چپ بانڈنگ مواد کو ٹیبل 2 [8] میں دکھایا گیا ہے۔ کنڈکٹیو سلور پیسٹ بنیادی طور پر رال میٹرکس، کنڈکٹیو پارٹیکلز (بنیادی طور پر سلور پاؤڈر)، منتشر کرنے والے ایڈیٹیو اور ایڈیٹیو وغیرہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس کی برقی چالکتا اور تھرمل چالکتا نسبتاً کم ہے، اور اس کے شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت تقریباً 100~150℃ ہے، جو محدود ہے۔ اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر چپ پیکیجنگ کے میدان میں۔ SnPb سولڈرز کے مقابلے میں، لیڈ فری سولڈرز، جیسے SnAg یا SnAgCu، میں عام طور پر Sn کا مواد 90% سے زیادہ ہوتا ہے اور پگھلنے کا نقطہ زیادہ ہوتا ہے (تقریباً 220℃)۔ مضبوطی کے عمل میں، انڈر کولنگ ڈگری زیادہ ہوتی ہے، اور موٹے ڈینڈریٹک ڈھانچے اور انٹرمیٹالک مرکبات بنانا آسان ہے، جو غیر مساوی طور پر تقسیم ہوتے ہیں، اس طرح اس کی رینگنے کی مزاحمت کمزور ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، SnAgCu الائے میں ایک اعلی لچکدار ماڈیولس ہے، اور اس کا CTE چپ اور سبسٹریٹ سے کافی مختلف ہے۔ تھرمل سائیکل لوڈ کی کارروائی کے تحت، تھکاوٹ کو نقصان پہنچانا آسان ہے اور سولڈر جوائنٹ چھیلنے کا باعث بنتا ہے، جس سے سولڈر جوائنٹ کی وشوسنییتا کم ہوتی ہے [9]۔

جدول 2 ڈائی بانڈنگ مواد کی خصوصیات [8]

چپس کے لیے ہائی ٹمپریچر بانڈنگ میٹریل، جیسے کہ سونے پر مبنی یوٹیکٹک الائے سولڈرز جیسے کہ AuSn یا AuGe، میں زیادہ پگھلنے کا نقطہ (280℃ سے زیادہ)، تھرمل چالکتا اور برقی چالکتا ہوتا ہے، اور بغیر سولڈر کے بریزنگ کا احساس کرنا آسان ہوتا ہے۔ تاہم، سونے پر مبنی سولڈرز میں سونے کا مواد عام طور پر زیادہ ہوتا ہے اور قیمت زیادہ ہوتی ہے، اور اجزاء کے مرحلے کے زیادہ ٹوٹ پھوٹ کی وجہ سے، یہ مشکل پروسیسنگ، کم پیداوار اور مصنوعات کی خراب کارکردگی کے نقصانات کا باعث بنتا ہے، جو اس کی پیداوار کو شدید متاثر کرتا ہے۔ پاور الیکٹرانک پیکیجنگ کے میدان میں وسیع اطلاق [10]۔

عارضی مائع فیز بانڈنگ (TLPB) ایک ایسا عمل ہے جس میں نچلے پگھلنے والے پوائنٹس کے ساتھ درمیانی تہوں (جیسے In اور Sn) کو جوائنڈ بیس میٹریل (جیسے Cu، Au، Ag اور Ni) میں زیادہ پگھلنے والے پوائنٹس کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے، اور درمیانی تہوں اور کچھ بنیادی مواد کو پگھلا کر دوبارہ گرم کیا جاتا ہے، تاکہ ٹھوس اور مائع ایک دوسرے کو پھیلا کر ایک کنکشن بنا سکیں۔ مناسب مواد اور عمل کا انتخاب کرتے ہوئے، عارضی مائع فیز بانڈنگ بہترین کارکردگی کے ساتھ جوڑوں کی تشکیل کر سکتی ہے، جیسے کہ 60 MPa سے زیادہ بانڈنگ کی طاقت[11]۔ تاہم، ہائی ٹمپریچر چپ انٹر کنکشن میں عارضی مائع فیز کنکشن کا اطلاق انٹرمیڈیٹ پرت کے کم انتخاب، زیادہ لاگت اور Au-In اور دیگر مواد کے آکسیڈیشن کی وجہ سے بہت محدود ہے۔

سنٹرڈ سلور انٹر کنکشن، جسے کم درجہ حرارت کنکشن ٹیکنالوجی بھی کہا جاتا ہے، سنٹرڈ کنکشن بنانے کے لیے نینو سلور یا مائیکرو سلور پارٹیکلز کے ٹھوس فیز ایٹم ڈفیوژن پر مبنی ہے۔ اس کے کم سنٹرنگ ٹمپریچر (200~300℃) اور ہائی پگھلنے والے پوائنٹ (961℃) کی وجہ سے، سلور کے بہت سے فوائد ہیں، جیسے کہ ہائی تھرمل چالکتا، درجہ حرارت کی سائیکلنگ کے خلاف مزاحمت اور پاور سائیکلنگ کی اعلی وشوسنییتا۔ یہ اعلی درجہ حرارت والے چپ کے باہمی ربط کے لیے ترجیحی انتخاب بن گیا ہے، اور اس کا وسیع پیمانے پر مطالعہ اور اطلاق کیا گیا ہے [12]۔ تاہم، چاندی کو سنٹر کرنے کے کچھ نقصانات بھی ہیں، جیسے کہ زیادہ قیمت، نینو چاندی کے ذرات کا کم درجہ حرارت میں جمع ہونا، مائکرون سلور سولڈر پیسٹ کا پریشر سنٹرنگ، پیچیدہ عمل، چپ اور سبسٹریٹ کی سطح پر Ni/Au یا Ni/Ag چڑھانا۔ ، اور چاندی کی الیکٹرو کیمیکل منتقلی. نینو-سلور سولڈر پیسٹ کے مقابلے میں، نینو-کاپر سولڈر پیسٹ نے حال ہی میں توجہ مبذول کی ہے کیونکہ اس کی کم قیمت اور الیکٹرو کیمیکل منتقلی کا کوئی قابل اعتبار خطرہ نہیں ہے [13]۔ تاہم، نینو تانبے کے ذرات آسانی سے آکسائڈائز ہو جاتے ہیں اور ان کو غیر فعال ماحول میں سنٹرڈ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے عمل کی پیچیدگی اور سامان کی لاگت میں اضافہ ہوتا ہے، اور اس کے اطلاق کی کچھ حدود ہیں۔

2.3  پلاسٹک پیکیجنگ مواد

پلاسٹک پیکیجنگ مواد کا بنیادی کام برقی موصلیت اور ماحولیاتی تنہائی ہے، جو نمی پروف، نمک سپرے پروف، پھپھوندی پروف، ڈسٹ پروف، تصادم پروف اور کمپن پروف، ماحولیاتی سنکنرن اور نقصان سے بچنے کا حفاظتی کردار ادا کرتا ہے۔ ، اس طرح الیکٹرانک اجزاء کی برقی کارکردگی کو یقینی بناتا ہے، یہاں تک کہ ہائی وولٹیج پاور ماڈیولز کے وولٹیج کی سطح کو بہتر بناتا ہے، الیکٹروڈ خارج ہونے سے بچتا ہے، اور آخر میں الیکٹرانک مصنوعات کی وشوسنییتا کو بہتر بناتا ہے [14]۔ پلاسٹک پیکیجنگ مواد کی اقسام اور خصوصیات جدول 3 میں دکھائی گئی ہیں۔ پلاسٹک کی پیکیجنگ مواد کو کنفارمل کوٹنگز، انڈر فلز، مولڈنگ کمپاؤنڈز، پوٹنگ کمپاؤنڈز اور گلوب ٹاپس میں تقسیم کیا جا سکتا ہے [14]۔      

جدول 3 پلاسٹک کی پیکیجنگ مواد کی اقسام اور خصوصیات [14]

کنفارمل کوٹنگ ایک قسم کی نامیاتی کوٹنگ ہے جو عام طور پر پرنٹ شدہ سرکٹ کی سطح کے تحفظ کے لیے استعمال ہوتی ہے، جس کے لیے سبسٹریٹ اور اجزاء کے ساتھ کنکشن کی اچھی کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ عام طور پر، کم پانی جذب، زیادہ ڈائی الیکٹرک طاقت، مماثل CTE اور کم لچکدار ماڈیولس والے مواد کو منتخب کیا جاتا ہے، جیسے ایکریلک ایسڈ جو 120℃ سے کم درجہ حرارت پر استعمال کیا جا سکتا ہے، پولی یوریتھین جو 165℃ سے کم درجہ حرارت پر استعمال کیا جا سکتا ہے، epoxy رال جو درمیانے درجے کے درجہ حرارت پر 200 ℃ سے کم استعمال کی جا سکتی ہے، اور سلیکون رال، پیریلین، بینزو سائکلوبوٹین اور پولیمائیڈ جو 250 ℃ سے زیادہ درجہ حرارت پر استعمال کی جا سکتی ہے۔

جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، انڈر فل اور مولڈنگ کمپاؤنڈ نہ صرف ارد گرد کے ماحول سے الگ تھلگ رہ سکتے ہیں اور برقی فیلڈ کے تناؤ کو کم کر سکتے ہیں، بلکہ CTE کی عدم مطابقت [14] کی وجہ سے پیدا ہونے والے تھرمو مکینیکل تناؤ کو کم کر کے یا دوبارہ تقسیم کر کے پیکڈ مصنوعات کی وشوسنییتا کو بھی بہتر بنا سکتے ہیں۔ لہٰذا، پیکج کے ڈھانچے میں ہر جزو کے CTE سے مماثل مواد کو زیادہ سے زیادہ منتخب کیا جانا چاہیے، جیسے کہ سخت مواد (20~30)×10-6/K کے CTE اور 20×10-6/K سے کم۔ انڈر فل اور مولڈنگ کمپاؤنڈ، بالترتیب، سولڈر بالز اور سولڈر بالز سمیت پورے پیکیج کے ڈھانچے سے تھرمل تناؤ کو کم کرنے کے لیے۔ اس وقت، سب سے زیادہ استعمال شدہ انڈر فل اور مولڈنگ کمپاؤنڈ ہے جو سیلیکا سے بھرا ہوا ایپوکسی رال ہے۔

پوٹنگ گلو اور ٹاپ انکیپسولیٹنگ گلو نہ صرف برقی فیلڈ کی خرابی کے خلاف وولٹیج کی سطح کو بہتر بناتے ہیں اور ارد گرد کے ماحول کو سنکنرن اور نقصان سے بچاتے ہیں بلکہ پیکیجنگ ڈھانچے کی مکینیکل مدد میں بھی ایک خاص کردار ادا کرتے ہیں۔ اس وقت، سب سے زیادہ استعمال ہونے والا پاٹنگ گلو اور ٹاپ سیلنگ گلو میٹریل پولی یوریتھین ہیں جو 165 ℃ سے کم درجہ حرارت پر لگایا جا سکتا ہے، epoxy رال جو 200 ℃ سے کم درمیانے درجہ حرارت پر لگایا جا سکتا ہے، اور سلیکون ربڑ یا جیل جو 300 ℃ سے کم کے اعلی درجہ حرارت پر لگایا جاسکتا ہے۔ ان میں سے، نرم مواد جیسے سلیکون ربڑ یا جیل ان کی کم سختی اور ماڈیولس، اعلی پلاسٹکٹی اور لچک کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، جو پیکیجنگ کے اجزاء جیسے چپس اور بانڈنگ تاروں کے دباؤ پر بہت کم اثر انداز ہوتے ہیں۔ تاہم، سلیکون ربڑ اور جیل جیسے نرم مواد میں میکانکی مدد اور تحفظ کی کارکردگی ناقص ہوتی ہے۔ بیرونی اثرات کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے، سخت مواد جیسے رال کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، رال میں عام طور پر ایک اعلی ماڈیولس ہوتا ہے، اس لیے پورے پیکیج کے ڈھانچے پر ضرورت سے زیادہ تھرمو مکینیکل دباؤ سے بچنے کے لیے مماثل CTE والے مواد کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔

（b）模塑料示意图

تصویر 3 پاور الیکٹرانک پیکیجنگ ڈھانچے میں انڈر فل اور مولڈنگ کمپاؤنڈ کا اسکیمیٹک ڈایاگرام [14]

2.4  سبسٹریٹ اور نیچے کی پلیٹ کا مواد

عام طور پر، سبسٹریٹ ایک سینڈویچ ڈھانچہ ہے جس میں "میٹل کنڈکٹیو لیئر-انسولیشن لیئر-میٹل کنڈیکٹیو لیئر" ہے، اور بالترتیب چپ اور بیک پلین کے باہمی ربط کے لیے اوپری اور نچلی دھات کی کنڈکٹیو پرتیں استعمال ہوتی ہیں۔ مینوفیکچرنگ کے عمل کے مطابق، سبسٹریٹس کو ڈائریکٹ بونڈڈ کاپر سبسٹریٹ (DBC)، ڈائریکٹ پرنٹڈ کاپر سبسٹریٹ (DPC)، ڈائریکٹ بانڈڈ ایلومینیم سبسٹریٹ (DBA)، ایکٹو میٹل بریزنگ سبسٹریٹ، میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ AMB)، انسولیٹڈ میٹل سبسٹریٹ (IMS) اور موٹی فلم پرنٹڈ کاپر (TPC) وغیرہ۔

ڈی بی سی سبسٹریٹ تانبے کی فلم پر سیرامک اور پتلے کاپر آکسائیڈ کے درمیان ایک یوٹیکٹک کنکشن ہے، جس کی بہترین کارکردگی اور نسبتاً کم قیمت ہے، اور یہ پاور الیکٹرانک پیکیجنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، سیرامک انٹرفیس پر کاپر آکسائیڈ فلم کو ڈیلامینیٹ کرنا آسان ہے، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت سائیکلنگ کے خلاف ڈی بی سی سبسٹریٹ کی کم وشوسنییتا ہے۔ اے ایم بی سبسٹریٹ دھات اور سیرامک کو ایکٹو میٹل بریزنگ کے ذریعے آپس میں جوڑتا ہے، جو آکسائیڈ کی تہہ کو ختم کر سکتا ہے اور اعتبار کو بہتر بنا سکتا ہے۔ DBA ایلومینیم پلیٹ اور سیرامکس کو جوڑنے کے لیے AlSi بریزنگ کا استعمال کرتا ہے۔ ڈی بی سی کی تانبے کی تہہ کے مقابلے میں، ایلومینیم کی تہہ میں سختی کم ہوتی ہے، یہ زیادہ تھرمل مکینیکل تناؤ کو برداشت کر سکتی ہے اور وشوسنییتا کو بہتر بنا سکتی ہے [15]۔ تاہم، ایلومینیم کی تھرمل چالکتا تانبے کی نسبت کم ہے، اور DBA سبسٹریٹ کی گرمی کی کھپت کی کارکردگی DBC سبسٹریٹ کی طرح اچھی نہیں ہے۔ IMS سبسٹریٹ میں اعلی تھرمل چالکتا کے ساتھ موصل رال کی ایک تہہ، ایک تانبے کے نیچے کی پلیٹ اور ایک موٹی تانبے کی فلم شامل ہے۔ ڈی بی سی کے مقابلے میں، آئی ایم بی میں سادہ مینوفیکچرنگ عمل، کم گرمی کے علاج کا درجہ حرارت، کم لاگت اور اعلی وشوسنییتا کے فوائد ہیں۔ ٹی پی سی تانبے کے پیسٹ کی ایک تہہ ہے جسے سکرین پرنٹنگ کے ذریعے سیرامک پر پرنٹ کیا جاتا ہے، جسے دھاتی فلم اور سیرامک کے درمیان اعلیٰ طاقت کا تعلق بنانے کے لیے 850~950℃ پر سینٹر کیا جاتا ہے۔ درجہ حرارت سائیکل کی وشوسنییتا زیادہ ہے، اور اسے ایک ہائبرڈ ماڈیول بنانے کے لیے مربوط سرکٹ چپس اور غیر فعال آلات کے ساتھ انتہائی مربوط کیا جا سکتا ہے۔ حال ہی میں، موٹی لیڈ فریم اور پتلی موصلیت کی پرت پر مبنی سبسٹریٹ بھی نمودار ہوا، جس نے ملٹی لیئر سبسٹریٹ کی ساخت کو آسان بنایا اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنایا [5]۔

تھرمل چالکتا اور CTE پر غور کرتے ہوئے، Al2O3، Si3N4، AlN اور BeO سبسٹریٹ میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والے سیرامک مواد ہیں۔ ان کی کارکردگی کے موازنہ کے لیے جدول 4[8,16] دیکھیں۔ BeO میں تھرمل چالکتا سب سے زیادہ ہے، لیکن تیاری کے عمل میں دھول انسانی جسم کے لیے نقصان دہ ہے، جو اس کے استعمال کو محدود کرتی ہے۔ Al2O3 سب سے زیادہ اقتصادی انتخاب ہے، لیکن اس کی مکینیکل طاقت اعتدال پسند ہے اور اس کی تھرمل چالکتا نسبتاً کم ہے۔ AlN کی تھرمل چالکتا Al2O3 سے زیادہ ہے، اور CTE چپ کے ساتھ بہتر طور پر مماثل ہے۔ Si3N4 میں زیادہ درجہ حرارت سائیکلنگ کی وشوسنییتا ہے، لیکن اس کی قیمت نسبتاً زیادہ ہے [17]۔ نسبتاً، Al-AlN اور Cu-Si3N4 کے امتزاج کی وشوسنییتا زیادہ ہے، کیونکہ سابقہ ایلومینیم مواد نرم ہے، اس کا لچکدار ماڈیولس کم ہے، اور اسے درست کرنا آسان ہے، جو سیرامکس کو تھرمل تناؤ کی وجہ سے ہونے والے نقصان کو کم کر سکتا ہے۔ . مؤخر الذکر Si3N4 میں زیادہ موڑنے کی طاقت اور فریکچر کی سختی ہے، اور یہ تانبے کی وجہ سے ہونے والے تھرمل تناؤ کا مقابلہ کر سکتا ہے۔

ٹیبل 4 ذیلی جگہوں میں سرامک مواد کی خصوصیات [8]

سب سے زیادہ استعمال ہونے والا بیس پلیٹ میٹریل Cu ہے۔ CTE کو کم کرنے اور اعلی تھرمل چالکتا کو یقینی بنانے کے لیے، دھاتی مرکب مواد جیسے AlSiC، W-Cu، Mo-Cu اور Cu-Mo-Cu کو بھی وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ان کی کارکردگی کے پیرامیٹرز کے لیے جدول 5[8] دیکھیں۔ عام طور پر، بیس پلیٹ کو نکل کے ساتھ چڑھایا جائے گا، جو اعلی درجہ حرارت پر تانبے کے ایٹموں کی منتقلی اور آکسیکرن کو روک سکتا ہے اور تانبے کی بیس پلیٹ کی طاقت اور اخترتی مزاحمت کو بہتر بنا سکتا ہے۔

ٹیبل 5 نیچے کی پلیٹ کی مادی خصوصیات [8]

چپ اسمبلی کے مختلف طریقوں اور باہمی ربط کے عمل کے مطابق، پاور الیکٹرانک پیکیجنگ ڈھانچے کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: سولڈرنگ پیکیجنگ اور کرمنگ پیکیجنگ۔ پیکج کی ترقی کا رجحان تصویر 4 میں دکھایا گیا ہے، جس میں سولڈرڈ پیکج وائر بانڈنگ، فلپ چپ (بی جی اے انٹرکنکشن)، میٹل پلر انٹر کنکشن، ریسیسڈ اری انٹر کنکشن، ڈپازٹڈ میٹل فلم انٹرکنکشن اور دیگر ڈھانچے کو اپنا سکتا ہے۔ پریس آن پیکیجنگ بیرونی مکینیکل دباؤ سے تشکیل پانے والا ایک دوسرے سے منسلک ڈھانچہ ہے۔ تقابلی تجزیہ کی سہولت کے لیے، مندرجہ بالا پیکیجنگ طریقوں کے فوائد اور نقصانات جدول 6[18] میں درج ہیں۔ وائر بانڈنگ میں پختہ ٹیکنالوجی، کم لاگت اور لچکدار وائرنگ کے فوائد ہیں۔ تاہم، تار سے جڑے ماڈیولز میں پرجیوی انڈکٹنس زیادہ ہوتا ہے، جو صرف بیک پلین کے ایک طرف سے گرمی کو ختم کر سکتا ہے [18]۔ مزید برآں، بانڈنگ وائر اور چپ کے درمیان CTE کی مماثلت کی وجہ سے، بڑا تھرمو مکینیکل تناؤ پیدا ہوتا ہے، جو سولڈر جوڑوں کو تھکاوٹ کی ناکامی کا شکار بناتا ہے، اور پاور سائیکل کے عمل میں ماڈیول کی اہم ناکامی کی شکل بن جاتا ہے۔

پیکر 4 پیکیج کے ڈھانچے کی ترقی کا رجحان [5]

جدول 6 پیکج کے ڈھانچے کا موازنہ [18]

اس وقت پاور الیکٹرانک پیکیجنگ ڈھانچہ روایتی وائر بانڈنگ معیاری پیکیجنگ ڈھانچہ سے بتدریج اوور مولڈ، ڈبل سائیڈ بانڈنگ، کمپوننٹ انٹیگریشن اور تھری ڈی پاور انٹیگریشن میں ترقی کر چکا ہے۔ لیڈز کو ہٹا کر، برقی مقناطیسی مداخلت کو کم کیا جا سکتا ہے، گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور انضمام کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ ان میں، انجکشن مولڈنگ ڈھانچہ ایک کمپیکٹ پلانر پیکج ہے، جو بیچ ماڈیول کی تیاری کے لیے آسان ہے۔ ڈبل رخا کنکشن ڈھانچہ ڈبل رخا گرمی کی کھپت کا احساس کر سکتا ہے اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے؛ ڈیوائس کا مربوط ڈھانچہ ماڈیول میں مختلف افعال کو ضم کر سکتا ہے، اور سوئچنگ کی رفتار کو بہتر بنا سکتا ہے۔ تین جہتی پاور انضمام کا ڈھانچہ عمودی سمت میں چپس کو اسٹیک کرنا ہے، جو پرجیوی انڈکٹنس کو بہت کم کر سکتا ہے اور سوئچنگ کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے [5]۔ دو جہتی پیکیجنگ کے مقابلے میں، تین جہتی پیکیجنگ کے واضح فوائد ہیں، جیسے عمودی سمت میں لوپ کے فاصلے کو بہت کم کرنا، پرجیوی انڈکٹنس اور برقی مقناطیسی مداخلت کو کم کرنا، ٹرانسمیشن کی رفتار میں اضافہ، سوئچنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانا اور بجلی کے نقصان کو کم کرنا؛ یہ مختلف قسم کے چپس اور آلات کو ضم کر سکتا ہے، جیسے کہ گیٹ ڈرائیو سرکٹس، ڈیکپلنگ کیپسیٹرز، ہیٹ سنکس وغیرہ، پاور انٹیگریشن کثافت کو مزید بہتر بنانے اور پیکیج والیوم کو کم کرنے کے لیے۔ تاہم، فی الحال، 3D پیکیجنگ کو بھی کچھ چیلنجز کا سامنا ہے، جیسے کہ تھرمل مینجمنٹ، پروڈکشن ٹیکنالوجی اور چپ اسٹیک کے باہمی ربط سے پیدا ہونے والی پیداوار، اور مینوفیکچرنگ کے عمل کو مزید بہتر بنانے کی ضرورت ہے [6,19]۔

3.1  سیکنڈری انجکشن مولڈنگ پیکیج

روایتی وائر بانڈنگ پیکیجنگ ڈھانچہ کی بنیاد پر، دو شاٹ پیکیجنگ ڈھانچہ ایک ایسا ڈھانچہ ہے جس میں چپ براہ راست لیڈ فریم سے منسلک ہوتی ہے، بانڈنگ تاروں کو ہٹا دیا جاتا ہے، اور epoxy رال انجیکشن پیکیجنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ وائر بانڈنگ کے پیکیج ڈھانچے کے مقابلے میں، انجیکشن مولڈنگ پیکج میں چپ کے اوپری حصے میں کنکشن ایریا بڑھتا ہے، جو گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ پرجیوی انڈکٹنس میں کمی سے بجلی کا نقصان کم ہوتا ہے، جو ماڈیولر بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے بہت فائدہ مند ہے اور برقی گاڑیوں کے ریکٹیفائر میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

3.2  دو طرفہ کنکشن پیکیج

دو طرفہ کنکشن کا ڈھانچہ چپ کو بالترتیب بالترتیب اوپری اور نچلے سبسٹریٹس سے جوڑتا ہے، جیسے کہ Ximenkang کمپنی کی طرف سے تجویز کردہ SKiN پاور ماڈیول [20] اور Fuji الیکٹرک کی طرف سے تجویز کردہ SiC پاور ماڈیول [21]، جو ہٹانے کا مقصد حاصل کر سکتا ہے۔ بانڈنگ تاروں. دو طرفہ کنکشن پیکج کے ڈھانچے کے دو اہم فوائد ہیں: (1) ایمیٹر کی سطح پر تار کی بندھن کو ختم کرنا، مؤثر طریقے سے پرجیوی انڈکٹنس، وولٹیج اوور شوٹ اور پاور کے نقصان کو کم کرنا، اور سوئچنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانا؛ (2) اوپری اور نچلی سمتوں میں چپ کی گرمی کی کھپت کا احساس کریں، گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنائیں، اور چپ کے جنکشن درجہ حرارت کو مؤثر طریقے سے کم کریں، اس طرح ناکامی کو کم کر دیں۔ اوک رج نیشنل لیبارٹری نے دو طرفہ DBC سبسٹریٹ پیکیج کے ساتھ Si IGBT یا SiC MOSFET پاور ماڈیول تجویز کیا۔ روایتی وائر بانڈنگ ماڈیول کے مقابلے میں، اس کے انڈکٹنس میں 62% کی کمی واقع ہوئی، سوئچنگ نقصان میں 50%~90% کمی واقع ہوئی، اور حرارت کی کھپت کی کارکردگی میں 40%~50% اضافہ ہوا[22]۔

تاہم، دو طرفہ کنکشن کی ساخت کے کچھ نقصانات بھی ہیں۔ سب سے پہلے، تار بانڈنگ ماڈیول کے مقابلے میں، دو طرفہ کنکشن کے ڈھانچے میں مواد کی زیادہ پرتیں ہوتی ہیں، جو پیکیجنگ کے عمل کی پیچیدگی کو بڑھاتی ہے۔ دوم، چونکہ مواد کی ہر تہہ کی CTE مختلف ہوتی ہے، اس لیے تھرمل عدم مماثلت زیادہ تھرمل مکینیکل تناؤ پیدا کرے گی، جس سے متصل پرت کی وشوسنییتا کم ہو جائے گی۔ تھرمو مکینیکل تناؤ کو کم کرنے کے لیے، چپ کے CTE سے مماثل کچھ دھاتیں، جیسے Mo یا Cu/Mo/Cu[23]، کو انٹر لیئر مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ تیسرا، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے، جب مختلف موٹائیوں کے ساتھ ملٹی چپ ڈبل سائیڈ کنکشن والے پاور ماڈیول کو محسوس کرتے ہیں، تو یہ ضروری ہے کہ الیکٹروپلیٹ یا مائیکرو میٹل پوسٹ یا تانبے کے پنوں کو چپ اور ڈی بی سی سبسٹریٹ کے درمیان مختلف اونچائیوں کے ساتھ جوڑ دیا جائے۔ ملٹی چپس کی مختلف موٹائیوں کی وجہ سے اونچائی کے فرق کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے [6]۔ چوتھا، ٹن پر مبنی ٹانکا لگانا ماڈیول پیکیجنگ میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا انٹر کنکشن مواد ہے۔ دو طرفہ کنکشن ماڈیول پیکیجنگ کے عمل میں، اسے عام طور پر متعدد کنکشن مراحل کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے لیے مختلف پگھلنے والے پوائنٹس کے ساتھ سولڈرز کا ایک گروپ درکار ہوتا ہے، جو ماڈیول کے سروس درجہ حرارت کو محدود کرتا ہے۔ لہذا، دو طرفہ کنکشن پیکج کے ڈھانچے میں، اعلی تھرمل چالکتا، اعلی برقی چالکتا اور اعلی پگھلنے والے نقطہ کے ساتھ sintered سلور سولڈر پیسٹ ایک دوسرے سے منسلک مواد کے لئے ترجیحی انتخاب بن گیا ہے.

شکل 5 دو طرفہ کنکشن پیکیج کا ڈھانچہ [6]

3.3  انٹیگریٹڈ ڈیوائس پیکیجنگ

انٹیگریٹڈ پیکج ایک ایسا آلہ ہے جو ایک ماڈیول میں متعدد افعال کو مربوط کرتا ہے، جیسے انٹیگریٹڈ گیٹ ڈرائیو سرکٹ، ڈیکپلنگ کیپسیٹر، ٹمپریچر سینسر، کرنٹ سینسر اور پروٹیکشن سرکٹ [18]۔ انٹیگریٹڈ ڈیوائس پیکیجنگ کے بہت سے فوائد ہیں، مثال کے طور پر، گیٹ ڈرائیو سرکٹ اور ڈیکپلنگ کیپیسیٹر کو انٹیگریٹ کرکے، بس بار یا ماڈیول کے بیرونی کنیکٹر کے طفیلی انڈکٹنس کو کم کیا جاسکتا ہے، پاور ڈیوائس اور گیٹ ڈرائیو کے درمیان کنکشن کو چھوٹا کیا جاسکتا ہے، گیٹ لوپ انڈکٹنس کو کم کیا جاسکتا ہے۔ ، برقی مقناطیسی مداخلت کو دبایا جا سکتا ہے، موجودہ اشتراک کی کارکردگی اور سوئچنگ کی رفتار کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ تاہم، اس پیکیج کے ڈھانچے میں بھی کچھ حدود ہیں۔ مثال کے طور پر، انٹیگریٹڈ گیٹ ڈرائیو سرکٹ عام طور پر آسان ہے، اور مجموعی سائز، موجودہ لے جانے کی صلاحیت اور ماڈیول کی سوئچنگ فریکوئنسی ہر مربوط ڈیوائس کے ذریعے محدود ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، آلات کو مربوط اور پیک کرنے سے پہلے، ہر آلے کے درجہ حرارت کی مزاحمت کو چیک کرنا ضروری ہے، تاکہ درجہ حرارت سے متعلق حساس آلات کا معمول کا کام متاثر نہ ہو کیونکہ آلہ کے انضمام کا فاصلہ بہت قریب ہے [5] .

3.4   تین جہتی پاور انٹیگریٹڈ پیکیج

انٹیگریٹڈ پیکج کا ڈھانچہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔ تین جہتی پیکیج ڈھانچہ بنیادی طور پر تین جہتی پیکج اور سرایت شدہ تین جہتی پیکیج میں تقسیم کیا گیا ہے [24]۔ دو جہتی پیکیج کی بنیاد پر، یہ وائر بانڈنگ، فلپ چپ، مائیکرو بمپ، بال گرڈ اری (BGA)، سلیکون ویا (TSV) کے ذریعے، پی سی بی ایمبیڈنگ اور دیگر پراسیس ٹیکنالوجیز کو اپناتا ہے تاکہ عمودی میں ملٹی چپ اسٹیکڈ انٹرکنکشن کو محسوس کیا جا سکے۔ سمت [25

شکل 6 سہ جہتی مربوط پیکیج ڈھانچے کا اسکیمیٹک خاکہ [6,29-31]

اسٹیک شدہ 3D پیکیجنگ میں، تھرو-سلیکون ویاس سب سے زیادہ متعلقہ ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہیں، جو مختلف چپس کے درمیان برقی باہمی ربط کو محسوس کرنے کے لیے سبسٹریٹ کے ذریعے تھرو سلکان ویاس کے عمودی باہمی ربط کا استعمال کرتی ہیں [28]۔ تھرو سلکان پیکیجنگ کی کلیدی ٹیکنالوجیز میں تھرو سلیکون ہول بنانا، فلنگ، چپ کو پتلا کرنا اور آپس میں جڑنا شامل ہیں۔ کنکریٹ کے مراحل مندرجہ ذیل ہیں: سب سے پہلے، سوراخ کے ذریعے لیزر ڈرلنگ، ڈرائی ایچنگ یا گیلی اینچنگ کے ذریعے بنتے ہیں، پھر SiO2 انسولیٹنگ پرت اور تانبے کی کنڈکٹیو تہہ کو کیمیائی بخارات کے جمع ہونے سے بھرا جاتا ہے، پھر چپس کو پیس کر پتلا کیا جاتا ہے، اور آخر میں چپس کو آپس میں جوڑ دیا جاتا ہے۔ دھاتوں کے درمیان بندھن یا بندھن کے ذریعے [29]۔ روایتی پلانر دو جہتی لیڈ انٹر کنیکٹ ڈھانچے کے مقابلے میں، سوراخ کے ذریعے سلکان کے سہ جہتی ڈھانچے میں چھوٹے سائز، ہلکے وزن، سلکان ویفر کے استعمال کی اعلی کارکردگی، مختصر سگنل میں تاخیر اور بجلی کی کھپت میں کمی وغیرہ کے فوائد ہیں۔ وسیع پیمانے پر تین جہتی ویفر لیول، سسٹم لیول اور انٹیگریٹڈ سرکٹ پیکیجنگ میں استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، اس کی بھی کچھ حدود ہیں۔ سب سے پہلے، وشوسنییتا، سلکان پیکج کی ساخت کی اعلی طاقت کی کثافت، اور پرتدار چپ کا بڑا تھرمل مینجمنٹ مسئلہ؛ دوم، قیمت زیادہ ہے، اور پیکیجنگ ڈھانچہ، عمل اور ٹیسٹ پیچیدہ ہیں۔

ایمبیڈڈ 3D پیکج بانڈنگ وائر کی بجائے تانبے کے تار اور مائکرو پور کا استعمال کرتا ہے، اور پی سی بی لیمینیٹ میں چپ کو ایمبیڈ کرتا ہے، جو حجم کو کم کر سکتا ہے، بھروسے کو بہتر بنا سکتا ہے اور سسٹم کے انضمام کو آسان بنا سکتا ہے [30]۔ اس ڈھانچے کا سب سے بڑا چیلنج اس کی ناقص تھرمو مکینیکل خصوصیات ہیں، جو شیشے کی منتقلی کے کم درجہ حرارت اور روایتی PCB مواد کے اعلی CTE کی وجہ سے پیدا ہونے والے تھرمو مکینیکل تناؤ کی وجہ سے محدود ہے، اور اس کی سروس کا درجہ حرارت کم ہے [18]۔ اس کے علاوہ، FR4-PCB ٹکڑے ٹکڑے کے چھلکے کی طاقت کم ہے، تقریباً 0.9 ~ 1.25 N/mm۔ ڈی بی سی سبسٹریٹ کے مقابلے میں، پی سی بی میں ایمبیڈڈ ماڈیول کی ریٹیڈ پاور کم ہے [3]۔

اوپر ویلڈنگ کنکشن کے علاوہ، تین جہتی پیکج بھی crimping کی طرف سے تشکیل دیا جا سکتا ہے. ایک عام صورت تصویر 7 میں دکھائی گئی ہے، جو ویسٹ کوڈ کی اندرونی ساخت کا خاکہ ہے) آئی جی بی ٹی کرمپنگ ماڈیول [32]۔ اجزاء جسمانی طور پر لیڈز، سولڈرنگ یا سنٹرنگ کے بجائے بیرونی مکینیکل دباؤ سے جڑے ہوتے ہیں۔ سادہ ساخت، کم قیمت اور اعلی وشوسنییتا کے ساتھ، یہ بڑے پیمانے پر ہائی وولٹیج اور ہائی کرنٹ پاور گرڈز میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ تاہم، کرمپنگ ماڈیول میں، ماڈیول کے اندرونی طول و عرض، ہر جزو کی چپٹی اور سطح کا معیار زیادہ ہونا ضروری ہے، اور جوائنٹ کی تھرمل چالکتا اور برقی چالکتا دباؤ اور یکسانیت سے بہت زیادہ متاثر ہوتے ہیں۔ چھوٹے رابطے کی مزاحمت اور تھرمل مزاحمت کو یقینی بنانے کے لیے مناسب کلیمپنگ پریشر کا انتخاب کرنا ضروری ہے، لیکن یہ لامحالہ سطح کی کھردری اور ساختی خرابی سے متاثر ہوگا۔ لچکدار بفر ڈھانچے اور چھوٹے CTE کے ساتھ مواد، جیسے Mo یا Be gaskets اور spring plates، اکثر دباؤ کو برابر کرنے، تھرمو مکینیکل تناؤ کو کم کرنے اور وشوسنییتا کو بہتر بنانے کے لیے کرمپنگ ڈھانچے میں متعارف کرایا جاتا ہے۔

تصویر 7 سیما میں آئی جی بی ٹی کرمپنگ ماڈیول کا اندرونی ڈھانچہ [6,32]

اہم مواد، کنکشن ٹیکنالوجی اور پاور پیکیجنگ کی ساخت کا ڈیزائن بتدریج لیڈز کو ہٹانے، گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنانے، انضمام کی کثافت بڑھانے وغیرہ کی سمت میں ترقی کر رہا ہے، تاکہ اعلی درجہ حرارت، ہائی وولٹیج اور ہائی فریکوئنسی والے ماحول میں قابل اعتماد اطلاق کو پورا کیا جا سکے۔ تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر آلات کی مقبولیت اور اطلاق کے ساتھ، سنٹرڈ سلور سولڈر پیسٹ کنیکٹنگ میٹریل، ٹیکنالوجی کے ذریعے سلکان، سہ جہتی مربوط پیکیجنگ ڈھانچہ وغیرہ مستقبل میں اہم رجحانات ہیں، اور مجھے یقین ہے کہ ان کے استعمال کے امکانات لامحدود ہیں۔

دستبرداری: یہ مضمون "الیکٹرانکس اور پیکیجنگ" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور اشتراک کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرتے وقت براہ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہو تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔