- پیکیج ٹکنالوجی اور وشوسنییتا میں اعلی - کثافت کے نظام - پر تحقیق کی پیشرفت

سویلین فیلڈ میں وائرلیس مواصلات اور دیگر ٹیکنالوجیز کی توسیع اور فروغ کے ساتھ ، الیکٹرانک اجزاء کی کارکردگی میں بہت بہتری آئی ہے۔ اسی کے ساتھ ، الیکٹرانک سسٹم کے بڑھتے ہوئے انضمام کے ساتھ ، آلات منیٹورائزیشن ، ہلکا پھلکا ، صحت سے متعلق اور کثیر الجہتی کی طرف بڑھ رہے ہیں۔ چونکہ ان آلات کی خدمت کا ماحول ان کے ڈیزائن کردہ افعال کی توسیع کے ساتھ مزید تقاضا کرتا ہے ، لہذا ان کے مطلوبہ افعال کے حصول کے لئے جدید پیکیجنگ ڈھانچے اور مواد کی ڈیزائن اور خدمت کی وشوسنییتا کی تلاش بہت ضروری ہے۔ اس مقالے میں وائرلیس مواصلات کے نظام اور ان سے متعلقہ ترقیاتی تاریخ میں عام طور پر استعمال ہونے والی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کی فہرست دی گئی ہے ، اعلی - کثافت پیکیجنگ کی خصوصیات اور ممکنہ وشوسنییتا کے امور کو واضح کرتا ہے ، اور مختصر طور پر موجودہ حلوں کو متعارف کراتا ہے۔

1 تعارف

مربوط سرکٹ انڈسٹری کی بھرپور ترقی کے ساتھ ، ڈیوائس منیٹورائزیشن اور اعلی - کثافت پیکیج انضمام کے نتیجے میں مربوط سرکٹ - پر مبنی مائکرو سسٹم ڈیوائسز کے سائز میں مسلسل کمی واقع ہوئی ہے۔ سسٹم آہستہ آہستہ طباعت شدہ سرکٹ بورڈز پر مشتمل واحد اجزاء پر مشتمل مائکرو سسٹم میں مجرد اجزاء پر مشتمل فنکشنل لاجک سرکٹس سے تبدیل ہو رہے ہیں۔ تجربات ، جانچ ، اور اصل پیداوار کے ذریعہ مستقل تصدیق کے ساتھ ، وائرلیس مواصلات مائکرو سسٹم میں معلومات کے استقبال اور ٹرانسمیشن کے عملی منظرنامے میں اطلاق کے وسیع امکانات موجود ہیں۔ روایتی بورڈ {- سطح کے نظام کے بڑے سائز اور بھاری وزن کے مقابلے میں ، الیکٹرانک آلات میں منیٹورائزیشن کے رجحان کے نتیجے میں بورڈ کی تدریجی تبدیلی کا باعث بنی ہے - سطح کے نظاموں کو انٹیگریٹڈ مواصلات مائکرو سسٹم (ایم ایس/ایم ایس) کے ذریعہ ان کی کم لاگت ، لچکدار ایپلی کیشن رینج کی وجہ سے ، موجودہ مینٹسٹریٹ کی حد میں سے ایک ہے۔

الیکٹرانک مواصلات اور 5 جی ٹیکنالوجیز کی ترقی کے ذریعہ کارفرما ، وائرلیس مواصلات کے نظام کے مختلف تکنیکی اشارے ، جیسے ٹرانسمیٹ پاور ، حساسیت ، بینڈوتھ اور چینل مستقل مزاجی میں بہتری آئی ہے۔ اس نے ملی میٹر لہروں ، ٹیرہٹز ، براڈ بینڈ ، الٹرا {2-}}}}}} 3}}}}}}}}}}} ٹرانسمیشن ، اور اعلی حساسیت کی طرف مواصلات کی ٹیکنالوجی کو آگے بڑھایا ہے ، جبکہ مونو لیتھک مائکروویو انٹیگریٹڈ سرکٹس (ایم ایم آئی سی ایس) ، کم -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} technologies کو بھی جنم دیا ہے۔ سسٹم - میں - پیکیج (SIP) سسٹم ، اور سسٹم - on - CHIP (SOC) سسٹم پر۔ 3D متضاد انضمام اور مائکرو/نینو عمل جیسی ٹیکنالوجیز کی اطلاق اور ترقی کے ساتھ ساتھ ، CHIP - آن -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} پر ، وائرلیس مواصلات کی نشوونما سے۔ درست معلومات کے استقبال اور ٹرانسمیشن کے لئے بنیادی یونٹ کے طور پر ، اور الیکٹرانک آلات اور نظاموں کی منیٹورائزیشن ، انضمام ، اور اعلی کثافت کے ساتھ ، اعلی - کارکردگی ، اعلی - وشوسنییتا انٹیگریٹڈ مائکرو سسٹم فی الحال وائرلیس مواصلات کے نظام کے لئے مین اسٹریم ڈویلپمنٹ سمت ہیں۔ منیٹورائزڈ ٹرانسیور ماڈیولز بیک وقت اعلی کارکردگی ، کم مرحلے کے شور اور اعلی آؤٹ پٹ پاور کو حاصل کرنے کے لئے آلات کو اہل بناتے ہیں۔ تاہم ، جیسے جیسے عمل کے طول و عرض سکڑتے ہیں ، مائیکرو سسٹم میں اضافے کے مجموعی ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ لاگت۔ لہذا ، صنعت نے -} CHIP (SOC) ٹکنالوجی پر چپ -} کا استعمال کرنے کی تجویز پیش کی ہے ... اعلی - کثافت کے انضمام کے لئے ڈیجیٹل سسٹم کی تعمیر کا طریقہ کار کم لاگت ، اعلی انضمام ، اور اعلی وشوسنییتا کی خصوصیت سے ہوتا ہے۔

خلاصہ یہ کہ ، جیسے جیسے ٹکنالوجی کی ترقی ہوتی ہے ، مائیکرو سسٹم کے آلات کی انضمام کثافت میں اضافہ ہوتا جارہا ہے ، جس کی وجہ سے فی یونٹ کے علاقے میں گرمی کی پیداوار میں مسلسل اضافہ ہوتا ہے۔ اعلی - کثافت ، اعلی - پاور ڈیوائسز کو خدمت کے دوران اعلی - درجہ حرارت کے عمل کے چیلنج کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ لہذا ، اعلی - درجہ حرارت کے بوجھ کے تحت سولڈر جوڑوں کی وشوسنییتا اور قابل اعتماد ڈیوائس آپریشن کے ل materials مواد کی گرمی کی کھپت کی گنجائش اہم عوامل ہیں۔ سولڈر مشترکہ ڈھانچے میں ترمیم کرنا یا انٹرفیس میٹریل کو تبدیل کرنا ان دو متاثر کن عوامل کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے موثر ذرائع ہیں۔ یہ مقالہ مختصر طور پر ان دو طریقوں کی اصلاح کے طریقوں کو متعارف کراتا ہے۔

2. پیکیجنگ کی اقسام

مائیکرو سسٹم ڈیوائسز کے انضمام کے لئے آلہ کے افعال کو سمجھنے کے لئے پیکیجنگ ٹکنالوجی کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک اچھا پیکیجنگ ڈھانچہ معقول میکانکی مدد ، باہم مربوط بجلی کے سگنل ، گرمی کی کھپت کا ایک موثر نظام ، اور آلہ کے لئے وسیع تر خدمت کی حد فراہم کرسکتا ہے۔ فی الحال ، بہت سے جدید پیکیجنگ ڈھانچے دستیاب ہیں ، جیسے ایس آئی پی ، ایس او سی ، اور چپلٹ۔ ایس آئی پی (سسٹم - on -} پیکیج) ٹیکنالوجی اعلی - کثافت ملٹی- ch چپ ماڈیول (ایم سی ایم) ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے سسٹم کے انضمام کا ایک طریقہ ہے۔ اس ٹیکنالوجی میں ایمبیڈڈ کمپیوٹر سسٹم ڈیزائن ، بہت بڑے - پیمانے پر مربوط سرکٹس ، سسٹم انٹیگریشن ڈیزائن ، سسٹم پیکیجنگ ، اور ایم سی ایم کو شامل کیا گیا ہے۔ یہ ایک ہی پیکیج میں نسبتا complete مکمل نظام کی صلاحیتوں کے ساتھ معیاری منطق سرکٹ افعال کو حاصل کرتا ہے۔ یہ طریقہ مختلف فنکشنل ماحول کے لئے آلہ کے ڈھانچے کو آسان بناتا ہے ، آلے کی وشوسنییتا میں اضافہ کرتا ہے ، سائز اور لاگت کو کم کرتا ہے ، اور استعمال میں آسانی اور لچک کو برقرار رکھتا ہے جبکہ مجرد آلات سے بہتر کارکردگی فراہم کرتا ہے۔

ایس آئی پی ٹکنالوجی کو سب سے پہلے جارجیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹکنالوجی کے پروفیسر راؤ تمالہ نے تجویز کیا تھا ، جس میں ایک ہی پیکیج سسٹم کے اندر مختلف آئی سی چپس اور آلات جمع کرتے تھے۔ اس سے پیکیج کی کثافت اور کارکردگی میں نمایاں بہتری آتی ہے۔ اس پیکیجنگ کے طریقہ کار کی بنیاد پر ، انٹیگریٹڈ فین - آؤٹ (انفارمیشن) جیسے مشتق ملٹی - ڈائی انٹرکنیکٹ برج (ایمب) ، اور چپ پر چپ ... مختلف پلانر سسٹم - میں -} پیکیج (ایس او سی) سولوشنز شامل ہیں ، جس میں سبسٹراٹ اور کوئس موجود ہیں۔

مربوط سرکٹس کی منیٹورائزیشن اور پیکیجنگ ٹکنالوجی کی ترقی کے ساتھ ، ایس او سی آہستہ آہستہ 2.5D اور یہاں تک کہ تھری ڈی کی طرف تیار ہورہا ہے تاکہ چھوٹے سائز اور اعلی کارکردگی کو حاصل کیا جاسکے۔ جیسے جیسے پیکیجنگ ڈھانچے تیار ہوتے ہیں ، سولڈر جوائنٹ سائز بھی کم ہورہے ہیں ، جو انٹرکنیکٹ ٹکنالوجی میں مسلسل جدت طرازی کرتے ہیں۔

ایس او سی کا مطلب - a - چپ ہے۔ ایس او سی مجموعی طور پر سسٹم کا علاج کرتا ہے ، کمپیوٹر سسٹم کی ڈیزائن منطق کی نقالی کرتا ہے ، ایک سے زیادہ فنکشنل ماڈیولز کو مائیکرو سسٹم میں تبدیل کرتا ہے اور انہیں ایک ہی پیکیج میں ضم کرتا ہے۔ یہ سب سسٹم کے ایک مجموعہ پر مشتمل ہے۔ کمپیوٹر کے مرکزی پروسیسنگ یونٹ کی طرح ، ایک ایس او سی میں متعدد چھوٹے ماڈیولز شامل ہیں۔ ایس او سی کے ہارڈ ویئر کے اجزاء میں بنیادی طور پر شامل ہیں: کور ، میموری ، پردیی انٹرفیس (اعلی - اسپیڈ اور کم - اسپیڈ پیریفیرلز) ، بس ، مداخلت ماڈیول ، اور گھڑی کے ماڈیول۔ چترا 2 ایک عام ایس او سی انٹیگریٹڈ سسٹم میں منطق سرکٹ کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ سی پی یو ، جو گنتی کے لئے ذمہ دار ہے ، کل میں سے 1/4 سے بھی کم پر قبضہ کرتا ہے ، جبکہ مخصوص منطق کے افعال کو حاصل کرنے کے لئے فنکشنل ماڈیولز کی ایک بہت بڑی صف چپ پر مربوط ہوتی ہے۔ ملٹی - CHIP انضمام کے مقابلے میں ، چپ انضمام ٹکنالوجی پورے نظام کے لئے اعلی انضمام کی سطح پیش کرتی ہے ، جس سے منیٹورائزیشن اور ہلکے وزن کے ڈیزائن کے تقاضوں کو بہتر طور پر پورا کیا جاتا ہے۔ مزید برآں ، سسٹم ماڈیولز میں اعلی انضمام کی سطح کم ڈیزائن کے اخراجات کا باعث بنتی ہے۔ تیسری - نسل کے سیمیکمڈکٹرز جیسے GAAs اور GAN ، ڈیوائس آپریٹنگ درجہ حرارت ، بجلی کی کثافت ، اور کم - طاقت کی کارکردگی کے بتدریج اطلاق کے ساتھ ، مختلف ڈگریوں میں بہتری لائی گئی ہے۔

چپلٹ کو متضاد انضمام (H) کا سب سیٹ سمجھا جاسکتا ہے۔ متضاد انضمام مختلف قسم کے سیمیکمڈکٹرز کو مخصوص عملوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی یونٹ میں ضم کرتا ہے ، جس سے لاگت - تاثیر اور چھوٹے سائز کے درمیان توازن حاصل ہوتا ہے۔ متعدد مواد کا انضمام زیادہ ڈیزائن لچک اور بہتر نظام کی کارکردگی فراہم کرتا ہے۔ متضاد انضمام کے عمل پر مبنی چیپلٹ پیکیجنگ انضمام پیمانے پر ، بہتر کارکردگی ، اور بجلی کی کھپت کو کم کرتے ہوئے کم کرتا ہے جبکہ منیٹورائزنگ ڈیوائسز۔ چپلٹ ٹکنالوجی اس مسئلے کو حل کرتی ہے کہ کسی ایک چپ کے رقبے کو غیر معینہ مدت تک بڑھایا نہیں جاسکتا ، اس طرح نظام کے مزید انضمام کو محدود کرتا ہے۔ یہ ایک ہی چپ کو ایک سے زیادہ چپس میں توڑ دیتا ہے ، انہیں الگ سے تیار کرتا ہے ، اور انہیں ایک ہی یونٹ میں پیک کرتا ہے۔ چپس کے مابین باہمی ربط کے لئے مضبوط اعداد و شمار کے راستوں کی ضرورت ہوتی ہے ، یعنی الٹرا - اعلی تعدد ، الٹرا - اعلی بینڈوتھ ، اور الٹرا - کم تاخیر ، جس کی مثال ٹی ایس ایم سی کے کووس کے ذریعہ کی گئی ہے ... اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹیکنالوجیز ، جیسے کہ چیپلٹس کے لئے ، جیسے ، ایسے ہی مسئلے کے لئے۔ چترا 3 میں ایک عام بڑے چپ ڈھانچے کو دکھایا گیا ہے جو چیپلٹس پر مشتمل ہے۔ ہر مجرد ماڈیول ماڈیول اور کم سے کم باہمی اثر و رسوخ کے مابین اعلی علیحدگی کے ساتھ اپنے ڈیزائن فنکشن کا احساس کرسکتا ہے۔ چپلٹ انضمام ایس او سی (سسٹم - on - a - ch چپ) اور اجارہ داری کے مقابلے میں کم عمل کی پیچیدگی کے مقابلے میں اعلی انضمام کثافت پیش کرتا ہے ، جبکہ بہترین نظام کی پیمائش ، عمل میں لچک ، اور انضمام کی کارکردگی کو بھی فراہم کرتا ہے۔

خلاصہ یہ کہ ، مائیکرو سسٹم مربوط آلات کی ترقی میں ، اعلی کارکردگی ، منیٹورائزیشن ، اور کم لاگت کی طرف مجموعی رجحان نے مختلف انضمام کی ٹیکنالوجیز کی متوازی ترقی کو آگے بڑھایا ہے۔ ڈیوائس انضمام کے اندر اصلاح کے ل significant نمایاں گنجائش موجود ہے۔ مائکرو سسٹم ڈیوائس کی کارکردگی کو بہتر بنانے ، آلہ کے سائز کو کم کرنے ، اور اخراجات کی بچت کے اہداف کو حاصل کرنے کے لئے ، ٹیکنالوجیز کا ایک مجموعہ ضروری ہے۔ پیکیجنگ کے عمل میں کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے پیکیجنگ کے مختلف طریقوں کے فوائد کا استعمال ایک قابل عمل اور موثر نقطہ نظر ہے۔

3. وشوسنییتا کی تحقیق

وائرلیس مواصلات مائکرو سسٹم کے ل the ، خدمت کا ماحول کافی حد تک انتہائی ہے۔ سرکٹس جو سگنل ٹرانسمیشن ، استقبال ، اور پروسیسنگ کا احساس کرتے ہیں وہ موجودہ کثافت اور تعدد کا سامنا کرتے ہیں ، اور آلہ لائن کے نقصانات کی وجہ سے درجہ حرارت میں اضافہ بھی اہم ہے۔ لہذا ، انتہائی مربوط آلات کو اعلی - درجہ حرارت ، اعلی - تعدد ، اور وسیع - درجہ حرارت - ماحول کو اپنی خدمت کی زندگی کے دوران ماحول کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، جس سے اندرونی سولڈر جوڑ اور سرکٹس کی وشوسنییتا کی تحقیقات کرنا ضروری ہوتا ہے۔

الیکٹرانک مصنوعات کی مسلسل منیٹورائزیشن اور ہلکے وزن کے ساتھ ، مربوط سرکٹ چپس میں دھاتی سولڈر جوائنٹ انٹرکنیکشن ٹکنالوجی کو بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ اعلی - کارکردگی ، اعلی - ڈیٹا - کی شرح برقی سگنل ٹرانسمیشن کے حصول کے لئے دھاتی سولڈر جوڑ ایک ضروری طریقہ ہے۔ عام سولڈر مشترکہ ڈھانچے کو سولڈر جوڑوں اور تانبے کے ستون سولڈر جوڑوں میں تقسیم کیا جاتا ہے ، جیسا کہ اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے۔ جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔

1969 میں ، آئی بی ایم نے سب سے پہلے باہمی ربط کے لئے کاپر بال سولڈر جوڑ متعارف کرایا ، اور انہیں ہر ٹرمینل پیڈ میں سرایت کرنے کے لئے سولڈر گیندوں کو خدمت کے دوران ناکام ہونے سے روک دیا۔ 1970 میں ، آئی بی ایم نے اچھی طرح سے - مشہور کنٹرولڈ کنڈلی ریفلو چپ میں شامل ہونے (C4) ٹکنالوجی کو مزید تیار کیا۔ سی 4 عمدہ - پچ بال گرڈ سرنی (بی جی اے) اور ایک قسم کی سولڈر جوائنٹ کی ایک شکل ہے۔ اس کی عمدہ الیکٹرو تھرمل خصوصیات کی وجہ سے ، تانبے پلٹائیں - چپ انٹرکنیکٹ ڈھانچے کے لئے ایک مثالی مواد ہے ، جس میں SNPB یا لیڈ - مفت سولڈر کی جگہ ہے۔ بیلناکار شکل میں موجود کاپر کے ستون سولڈر کے جوڑ ، سولڈر گیندوں کے مقابلے میں چپ پر ایک ہی سولڈر جوائنٹ کے کنکشن ایریا کو کم کرسکتے ہیں ، اس طرح ایک اعلی کثافت کا باہمی رابطے کا ڈھانچہ حاصل ہوتا ہے۔ مسلسل ترقی کے ذریعہ ، اس کے نتیجے میں بالآخر تانبے کے ستون سولڈر جوڑوں کا باعث بنے۔

2001 میں ، آئی بی ایم نے ایک ڈبل - پرت کی ساخت کے ساتھ ایک پلٹائیں - چپ سولڈر مشترکہ ڈھانچہ کی تجویز پیش کی۔ نچلے دھات کی پرت کا پگھلنے والا درجہ حرارت اوپری پرت سے کم از کم 20 ڈگری زیادہ ہے۔ لہذا ، سولڈرنگ کے عمل کے دوران نچلی سولڈر پرت پگھل نہیں ہوگی۔ 2007 میں ، انٹیل نے تانبے کے ستون کی بیرونی سطح کے آس پاس ایک بازی رکاوٹ پرت اور بیرونی گیلا پرت کو لپیٹنے کی تجویز پیش کی تاکہ مجموعی طور پر سولڈر مشترکہ وشوسنییتا کو بہتر بنایا جاسکے ، اور ٹن - پر مبنی سولڈر کو کنکشن کے لئے گیلے پرت کے اوپری حصے پر سولڈر کا استعمال کیا جاسکے۔ سولڈر جوڑ الیکٹرانک آلات میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں ، جس سے میکانکی مدد اور بجلی کا رابطہ فراہم ہوتا ہے۔ لہذا ، ان کی وشوسنییتا بلا شبہ الیکٹرانک مصنوعات میں ایک اہم تشویش ہے۔ چھوٹے سائز اور اس سے زیادہ I/O کثافت کی طلب کے ساتھ ، الیکٹرانک مصنوعات میں سولڈر جوڑوں کی وقفہ کاری اور سائز مستقل طور پر سکڑ رہا ہے ، جبکہ سولڈر جوڑ اور پیکیجوں میں بھی زیادہ دباؤ متعارف کراتے ہیں [2 -]۔ لی ایٹ ال۔ تانبے کے ستون سولڈر جوڑوں کے ساتھ فلپ چپس (ایف سی) کی تھرمو میکانیکل وشوسنییتا کا مطالعہ کیا۔ ایس این - اے جی سولڈر جوڑوں میں دراڑیں ڈکٹائل فریکچر کی وجہ سے ہوتی ہیں ، ابتدائی طور پر تھکاوٹ کی وجہ سے ہوتی ہیں ، اور پھر رینگنے کی وجہ سے مائکروپورس کے ذریعے پھیل جاتی ہیں۔ آئی ایم سی انٹرفیس میں فریکچر بنیادی طور پر CUSNs اور CUSN فیز انٹرفیس کے ساتھ ٹوٹنے والے فریکچر کے طور پر پایا جاتا ہے۔ چترا 7 میں تانبے کے ستون نوڈ پر فریکچر مکمل کرنے کے لئے شگاف کی شروعات سے لے کر عمل کا اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ (SEM) کراس سیکشن دکھایا گیا ہے۔ شگاف کا مقام بنیادی طور پر تانبے کے ستون کے ایک طرف ، یا انٹرفیس کے قریب سولڈر کے اندر آئی ایم سی اور سولڈر کے درمیان انٹرفیس پر ہوتا ہے۔

جیسے جیسے انضمام کی کثافت میں اضافہ ہوتا ہے ، تانبے کے ستون ٹانکا لگانے والے جوڑوں کا سائز کم ہوتا ہے ، جبکہ اندرونی موجودہ کثافت اور جوول گرمی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اعلی - کثافت الیکٹران کے بہاؤ کے ذریعہ کارفرما ہے ، دھات کے جوہری کی ایک بڑی تعداد سولڈر میں دشاتمک ہجرت سے گزرتی ہے ، جس کی وجہ سے قابل اعتماد امور (8 - 9) کا سلسلہ شروع ہوتا ہے۔ اکیبا ایٹ ال۔ پلٹائیں - چپ پیکیجنگ میں باہم مربوط تانبے کے ستونوں پر برقی (EM) میکانزم کا مطالعہ کیا اور پتہ چلا کہ نکل کی رکاوٹ کی پرت کے بغیر تانبے کے ستونوں میں این اینٹی ایم کی زندگی میں تقریبا دوگنا ہوتا ہے جس میں نکل رکاوٹ کی پرت والے افراد کے مقابلے میں۔

کاپر پلر ٹکرانا انٹرکنیکٹ ٹیکنالوجی 3D سسٹم میں -} پیکیج (SIP) میں 3D سسٹم - میں ایک کلیدی ٹکنالوجی ہے۔ اس ڈھانچے میں اعلی انضمام کثافت اور اچھ stability ی استحکام جیسے فوائد کے ساتھ ساتھ بہترین برقی اور مکینیکل خصوصیات ہیں۔ یہ اعلی - صحت سے متعلق باہمی رابطے کو حاصل کرسکتا ہے اور اس میں اعلی - کثافت 3D پیکیجنگ انٹرکنیکشن میں اطلاق کے بہت اچھے امکانات ہیں۔ اس ڈھانچے میں استعمال ہونے والے سولڈر میں باہمی ربط کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے ، جس سے کم - درجہ حرارت بانڈنگ کو قابل بناتا ہے اور چپ سرکٹ کو پہنچنے والے نقصان کے خطرے کو کم کیا جاسکتا ہے ، اس طرح اس کے وسیع پیمانے پر استعمال ویفر - سطح کے باہمی ربط میں ہوتا ہے۔

4. پیکیجنگ تھرمل مینجمنٹ

سابقہ ​​متن نے پہلے ہی مائیکرو سسٹم کے آلات کی وضاحت کی ہے ... آلات کو خدمت کے دوران اعلی - درجہ حرارت کے ماحول کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، جس سے اہم اندرونی گرمی پیدا ہوتی ہے۔ ایک موثر گرمی کی کھپت کا نظام آلہ کے مجموعی درجہ حرارت کو کم کرسکتا ہے ، جس سے سولڈر جوڑ اور دیگر ڈھانچے کی وشوسنییتا کو یقینی بناتا ہے ، اور درجہ حرارت - حوصلہ افزائی کارکردگی کی ہراس کے اثرات کو کم سے کم کیا جاسکتا ہے۔ ڈیوائس گرمی کی کھپت کو فعال اور غیر فعال ٹھنڈک میں تقسیم کیا گیا ہے۔ فعال ٹھنڈک سے مراد بیرونی بہاؤ کے کھیتوں ، جیسے ہوا کے بہاؤ یا پانی کے بہاؤ کو ، گرمی کی منتقلی کے ل the آلے پر ، تیز رفتار گرمی کی ترسیل کے حصول کے لئے آلہ کا اطلاق کرنا ہے۔ گرمی کی منتقلی کی تین اقسام ہیں: منتقلی ، کنویکشن ، اور تابکاری۔ پیکیج کی محدود داخلی ڈھانچے کو دیکھتے ہوئے ، convective اور تابکاری گرمی کی منتقلی کو ایڈجسٹ کرنے میں لچک کو محدود کیا جاتا ہے۔ لہذا ، حرارت کی کھپت کی اصلاح کو تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے اور گرمی کی منتقلی کے راستوں کو کم کرنے پر توجہ دینی چاہئے۔ مثال کے طور پر ، گرمی کے ڈوبنے (شکل 8 دیکھیں) عام طور پر گرمی کی منتقلی کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے convective انٹرفیس کے علاقے کو بڑھانے اور بہاؤ کے میدان سے رابطے کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم ، اس کے بڑے حجم کی وجہ سے ، یہ ڈھانچہ صرف بیرونی سانچے میں گرمی کی کھپت کے ل suitable موزوں ہے اور گرمی کی ترسیل کے لئے براہ راست چپ سے رابطہ نہیں کرسکتا ہے۔ کنویکشن گرمی کی منتقلی کے فارمولے کے مطابق ، گرمی کی منتقلی کے علاقے میں اضافہ سے گرمی کی مجموعی منتقلی میں بہتری آسکتی ہے۔

چونکہ چپ ماڈیول کیسنگ کے اندر انکپولیٹڈ ہے ، لہذا سانچے کے اندر بہاؤ کے میدان کو ایڈجسٹ کرنا پیچیدہ اور مشکل ہے ، اور اس سے آلہ کی مجموعی مقدار میں بھی اضافہ ہوتا ہے اور بجلی کی کثافت کو بھی کم کیا جاتا ہے۔ لہذا ، غیر فعال گرمی کی کھپت ، یعنی گرمی کی ترسیل ، آلے کے اندر گرمی کو ختم کرنے کے لئے استعمال کی جاتی ہے ، جبکہ گرمی کی منتقلی کے بہاؤ کے فیلڈ فارمولے کو کیسنگ کے باہر سے موثر گرمی کی کھپت حاصل ہوتی ہے۔ اس شرط کے تحت کہ گرمی کی منتقلی کے طریقہ کار اور انٹرفیس ایریا کو تبدیل نہیں کیا جاسکتا ہے ، آلہ کے اندر گرمی کی منتقلی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے ذرائع یہ ہیں کہ اعلی ترین تھرمل چالکتا کے ساتھ مواد کا استعمال کریں ، گرمی کے منبع سے رابطے کو یقینی بنائیں ، اور گرمی کی ترسیل کے راستے کو کم سے کم کریں تاکہ گرمی کی منتقلی کے لئے یہ گرمی کی منتقلی آلات کی منیٹورائزیشن کی ضروریات کے ساتھ باہر کی منسلک ہوتی ہے۔ چپ باہمی ربط کے لئے نینو - چاندی کے سولڈر کا استعمال کرتے ہوئے چپ اور بیرونی ہیٹ ایکسچینجر کے مابین آلہ کا سائز اور حرارت کی منتقلی کا فاصلہ کم ہوجاتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی ، چاندی کی اعلی تھرمل چالکتا گرمی کی تیزی سے منتقلی کے قابل بناتی ہے۔

پاور سیمیکمڈکٹر ڈیوائسز کے ل the ، پیکیج کے اندر آپس میں جڑنے والا مواد جنکشن درجہ حرارت کو محدود کرنے میں رکاوٹ بن جاتا ہے۔ روایتی الیکٹرانک پیکیجنگ میں ٹن - پر مبنی کم - درجہ حرارت کے سولڈر کا استعمال کیا جاتا ہے جو عام طور پر 300 ڈگری سے نیچے پگھلنے والے پوائنٹس کے ساتھ ہیں۔ اس عمل کا استعمال کرتے ہوئے پیکیجڈ سیمیکمڈکٹر ماڈیولز کو عام طور پر 150 ڈگری سے کم جنکشن درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ ضرورت سے زیادہ اعلی درجہ حرارت پر ، سولڈر مشترکہ کارکردگی تیزی سے کم ہوتی ہے ، جو آلہ کی وشوسنییتا کو متاثر کرتی ہے۔ تاہم ، بجلی کے آلات کی آپریٹنگ خصوصیات یہ حکم دیتی ہیں کہ انہیں اعلی درجہ حرارت پر کام کرنا چاہئے ، عام طور پر [درجہ حرارت کی ایک خاص حد] سے تجاوز کرنا۔ درجہ حرارت 150 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے ، اور کچھ معاملات میں ، 200 ڈگری سے بھی زیادہ ہے۔ لہذا ، اعلی - درجہ حرارت سولڈرز کو بجلی کے آلات کی خدمت کے حالات ، جیسے AU80SN20 سے ملنے کی ضرورت ہے۔ جبکہ AU80SN20 اعلی تھرمل چالکتا ، اعلی رینگنا کی شرح ، اور کیمیائی سنکنرن کے خلاف مزاحمت جیسے فوائد پیش کرتا ہے ، سونے اور ٹن سے رابطے اور خدمت کے دوران بریٹل انٹرمیٹالک مرکبات کی ایک بڑی مقدار پیدا ہوگی ، جس کی وجہ سے میٹالرجیکل جوائنٹ میں ٹوٹنے والا فریکچر ہوتا ہے۔ مزید برآں ، ویلڈنگ کے آلات کے لئے روایتی سولٹرز میں تھرمل چالکتا کم ہے۔ اس کم تھرمل چالکتا سے گرمی کو آلہ سے گرمی کی کھپت کے ماڈیول میں منتقل کرنا مشکل ہوجاتا ہے ، جس کے نتیجے میں کنکشن پرت میں درجہ حرارت کا ایک اعلی فرق ہوتا ہے اور گرمی کی کھپت کے ماڈیول کی تاثیر میں رکاوٹ ہوتی ہے۔

نانو پارٹیکل پیسٹ سے مراد نانوسکل پاؤڈر میں دھاتی مواد تیار کرکے تیار کردہ مواد سے مراد ہے۔ نینوومیٹریز کی اعلی سطح کی توانائی کا استعمال کرتے ہوئے ، باہمی ربط کم درجہ حرارت پر حاصل کیا جاسکتا ہے۔ جڑنے والا مواد خود 300 ڈگری سے نیچے ایک غیر محفوظ بلک مواد میں داخل کیا جاسکتا ہے ، جو بجلی کے رابطوں کو سنبھالنے اور حرارت کی منتقلی کو سنبھالنے کے قابل ہے۔ سائنٹرڈ نینو پارٹیکل پیسٹ پرت کا پگھلنے والا نقطہ بلک دھات (جیسے ، چاندی کا پگھلنے والا نقطہ 961 ڈگری ہے) کے قریب ہوسکتا ہے ، جو بجلی کے آلات کی خدمت کی ضروریات کو مکمل طور پر پورا کرتا ہے۔ مزید برآں ، سب سے عام نانو - سلور پیسٹ سونٹرڈ پرت کی تھرمل چالکتا 150 ڈبلیو/(ایم کے) سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے ، جو روایتی ٹن - لیڈ سولڈر سے تین گنا زیادہ ہے۔

1989 میں ، شوارزہور اور کوہنرٹ نے کم - درجہ حرارت sintered سلور پیسٹ کا استعمال کرتے ہوئے سب سے پہلے چپ - سبسٹریٹ باہمی ربط حاصل کیا۔ اس نے پاور ڈیوائسز کی الیکٹرانک پیکیجنگ میں پاؤڈر سائنٹرنگ ٹکنالوجی کی پہلی درخواست کو نشان زد کیا اور نینو - پیسٹ کا پروٹو ٹائپ تھا۔ اس طریقہ کار میں مائکرون - سائز کے چاندی کے فلیکس استعمال کیے گئے تھے ، جس میں سائنٹرنگ کی ناقص سرگرمی تھی اور اس میں سولڈر جوڑوں کو کثافت کرنے کے لئے بہت زیادہ دباؤ اور درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے ، اس طرح اس کے استعمال کو سختی سے محدود کیا جاتا ہے۔

2005 میں ، IDE ... [مصنفین کے نام] سب سے پہلے چاندی کے نینو پارٹیکلز کو باہم مربوط مواد کے طور پر استعمال کرنے کی تجویز پیش کی! 2 سلور میٹل میں پگھلنے کا نقطہ 961 ڈگری سے زیادہ ہے ، جو اعلی - درجہ حرارت کی خدمت کے اعلی-} پاور ڈیوائسز ، یا کسی حد تک زیر زمین حالات کے تحت خدمت کی ضرورت کو پورا کرسکتا ہے۔ نانوسکل میں ، چاندی کے ذرات کو کم درجہ حرارت پر 200 ڈگری تک کم کیا جاسکتا ہے۔ چاندی کے مواد کیمیائی طور پر مستحکم ہیں۔ نینو پارٹیکلز کی اعلی سطح کی اعلی سطح کی توانائی کی وجہ سے ، عام دھات کے نینو پارٹیکل آسانی سے ہوا میں آکسائڈائزڈ ہوجاتے ہیں اور طویل عرصے تک ذخیرہ کرنا مشکل ہوجاتے ہیں ، جبکہ چاندی کے نینو پارٹیکلز طویل عرصے تک ہوا میں مستحکم رہ سکتے ہیں ، جس کی وجہ سے ان کو ذخیرہ کرنا اور نقل و حمل کرنا آسان ہوجاتا ہے۔ چاندی کے نانو پارٹیکل پیسٹ میں بھی کچھ خرابیاں ہیں ، جیسے مرطوب ماحول میں استعمال ہونے پر اعلی {- درجہ حرارت بجلی کا آپریشن اور الیکٹرو کیمیکل ہجرت کے رد عمل کے دوران برقیگریشن کا رجحان۔

مائکرو سسٹم فن تعمیر کے لحاظ سے ، حرارت کی کھپت کے نظام کو دو اہم ماڈیولز میں تقسیم کیا جانا چاہئے: - پر CHIP کولنگ سائیکل اور سسٹم کولنگ سائیکل پر۔³¹اعلی - پاور ماڈیولز کی گرمی کی کھپت کی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے ، آلہ کو مادی اور ساختی نقطہ نظر دونوں سے ڈیزائن کرنے کی ضرورت ہے۔ مادے کی تھرمل چالکتا کافی زیادہ ہونی چاہئے اور انٹرفیس کو مضبوطی سے پابند کیا جانا چاہئے۔ مجموعی طور پر ساختی ڈیزائن کو گرمی کی منتقلی کے لئے کافی حد تک یقینی بنانا چاہئے اور یہ کہ بجلی کے حرارت کا منبع اور حرارت کی منتقلی کا انٹرفیس زیادہ سے زیادہ قریب ہے۔ تھرمل کنڈکٹو مواد کا انتخاب مائکرو سسٹم ڈیوائسز کے قابل اعتماد آپریشن کو یقینی بنانے کے لئے ایک اہم اقدام ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے تھرمل طور پر کوند کرنے والی چپکنے والی چیزوں کے مقابلے میں ، نانو - چاندی کے سولڈر پیسٹ میں نہ صرف 100 ڈبلیو/(ایم کے) کی اعلی تھرمل چالکتا ہے ، بلکہ وہ اچھی مکینیکل سپورٹ اور بجلی کی چالکتا بھی فراہم کرتی ہے ، جس سے بجلی کے اشاروں کا باہمی ربط ہوتا ہے۔ اصل پیمائش سے پتہ چلتا ہے کہ نینو - سلور سولڈر پیسٹ -40 ~ 150 ڈگری کی حد میں تھرمل سائیکلنگ بوجھ کے تحت قابل اعتماد خدمات کی ضمانت دے سکتا ہے ، جس کی اوسطا شیئر طاقت 27 ایم پی اے سے زیادہ ہے۔²لیو جیاکسین ET رحمہ اللہ تعالی۔²نینو - سلور کے ساتھ دباؤ کا استعمال کیا گیا جس میں اعلی - پاور لائٹ - خارج ہونے والے ڈایڈڈ (ایل ای ڈی) چپس کو پیکیج کرنے کے لئے چاندی کا استعمال کیا گیا ہے ، جس سے جنکشن کے درجہ حرارت کو کامیابی کے ساتھ 21.2 ٪ تک کم کیا گیا ہے۔ اس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ نینو - چاندی کے سولڈر پیسٹ ، پیکیجنگ کے لئے حرارت کی منتقلی کی درمیانی پرت کے طور پر ، اعلی تھرمل چالکتا کا مالک ہے اور مائکرو سسٹم کے آلات میں گرمی کی کھپت کے لئے ایک مثالی مواد ہے۔

نانو - سلور سولڈر پیسٹ کا استعمال کرتے ہوئے آئی جی بی ٹی (موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر) کو ایم او سبسٹریٹ سے مربوط کرنے کا عمل چپ اور مولیبڈینم سبسٹریٹ کے مابین ایک سخت بانڈ کو یقینی بناتا ہے۔ اس سے انٹرفیسیل تھرمل مزاحمت اور رابطے کی مزاحمت کو مؤثر طریقے سے کم کیا جاتا ہے ، گرمی کے منبع اور حرارت کی ترسیل کے راستے کے نقطہ نظر دونوں سے موثر گرمی کی کھپت حاصل کرتے ہیں۔ ہو یونگفنگ ET رحمہ اللہ تعالی۔ [28] ایم سی ایم (ملٹی - چپ ماڈیول) کے تھری ڈی پیکیجنگ ڈھانچے پر تھرمل نقلی مطالعہ کیا ، جس نے روایتی وائر بانڈنگ کے بجائے نانو -} سلڈر پیسٹ کا استعمال کرکے 35 ڈگری سے سنگل ہندسوں میں اجزاء کے مجموعی درجہ حرارت میں کامیابی کے ساتھ کم کیا۔

نینو - چاندی کے سولڈر کا تعارف انٹرفیسیل رابطے کے علاقے میں اضافہ کرتا ہے اور تھرمل چالکتا کو بہتر بناتا ہے۔ مزید برآں ، کم آلہ کے حجم کی وجہ سے ، حرارت کی منتقلی کا راستہ مزید مختصر کردیا جاتا ہے۔ لہذا ، آر ایف مائکرو سسٹم آلات میں گرمی کی کھپت کو بہتر بنانے کے لئے نینو - چاندی کے سولڈر کا استعمال قابل اعتماد اور موثر ہے۔

5. نتیجہ

مائکرو سسٹم کے اندر اجزاء کا انضمام مجموعی نظام کے سائز ، عمل کی وشوسنییتا ، تھرمل کارکردگی ، بجلی کی ترسیل کی کارکردگی ، انضمام کثافت ، لاگت اور لچک پر اعلی مطالبات رکھتا ہے۔ لہذا ، قابل اعتماد مائکرو سسٹم انضمام کے حصول کے لئے اعلی درجے کی پیکیجنگ ٹکنالوجی بہت ضروری ہے۔ وائرلیس مواصلات مائکرو سسٹم کی ترقی کے ساتھ متعدد انضمام ٹیکنالوجیز کی متوازی ترقی ہوتی ہے۔ اعلی کارکردگی ، منیٹورائزیشن ، اور کم لاگت کے مجموعی رجحان کے تحت ، پیکیجنگ کے مختلف طریقوں کو یکجا کرنا وائرلیس مواصلات مائکرو سسٹم کی مستقبل کی ترقی ، آلہ کے سائز کو کم کرنے اور اخراجات کی بچت کے لئے نمایاں صلاحیت پیش کرتا ہے۔ مستقبل میں ترقی کو ایک کثیر ، اعلی ، اعلی- کارکردگی ، اور وائرلیس مواصلات مائکرو سسٹم کے لئے انتہائی قابل اعتماد ترقیاتی ماڈل کے حصول کے لئے زیادہ متنوع اور آسان پیکیجنگ طریقوں پر توجہ دینی چاہئے۔ لہذا ، بڑھتی ہوئی بجلی کی کثافت کے ساتھ ، مائیکرو - سولڈر مشترکہ ڈھانچے کی خدمت کی وشوسنییتا اور تھرمل ڈیزائن مائکرو سسٹم کے معمول کے عمل میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ باہمی رابطے کے سولڈر جوڑوں کی وشوسنییتا پر تحقیق کرنا اور گرمی کی کھپت کے مناسب مواد کی تلاش مائکرو سسٹم کی ترقی کے لئے بہت اہمیت کا حامل ہے۔