1, het fysieke mechanisme en materiaalprikkels van tussenlagen van het loslaten
Het falen van gelamineerde structuren is in wezen de afbraak van de mechanische eigenschappen van interlayer -interfaces. Wanneer de grensvlak afschuifsterkte lager is dan de samenhangende sterkte van het materiaal, treedt tussenlagen -delaminatie op. Dit proces omvat multi - schaal fysische mechanismen:
Thermische stressmismatch: het verschil in thermische expansiecoëfficiënt (CTE) tussen verschillende materialen is de primaire oorzaak. Bij de productie van PCB is bijvoorbeeld het verschil in CTE tussen FR-4-substraat (CTE ≈ 14-17 ppm/ graden) en koperenfolie (CTE ≈ 17 ppm/ graad) klein, maar wanneer lage verliesmaterialen (zoals PTFE, CTE ≈ 100-200 ppm/ graden) worden geïntroduceerd, de interlayer-stress die de interfilatieverzetting kan bereiken, kan de interfaciale bindingssterkte. Het National Nanotechnology Center-team vond in de studie van grafeen/Moo ∝ van der Waals heterostructuren dat de tussenlaag van der Waals Force slechts 0,1-1 N/m is, wat vatbaar is om onder thermische stress te glijden.
Interface Chemisch falen: omgevingsfactoren zoals vochtigheid en oxidanten kunnen de interface chemische bindingen beschadigen. Als je het externe wandisoliesysteem van een gebouw als voorbeeld neemt, zal de bindingssterkte tussen polymeermortel en XPS -bord met 40% afnemen in een vochtigheidomgeving van 95%, wat resulteert in het afpellen van de gipslaag. Evenzo ondergaat in halfgeleiderverpakking de Si - o - Si -binding in de siliciumnitride/siliciumoxidestapel hydrolyse bij een hoge temperatuur van 150 graden, leidend tot metaaldiffusie en interlayer -delaminatie.
Accumulatie van procesdefecten: micro -defecten in gelamineerde productie kunnen bronnen van crack -initiatie worden. Tijdens het lamineringsproces van PCB -meerlagige kaarten, als de vooraf geïmpregneerde (PP) hars niet voldoende vloeit, zullen zwakke gebieden met een porositeit groter dan 5% worden gevormd, die bij voorkeur zal scheuren onder mechanische trillingen of thermische schok. Een team van de Nanjing University vond in hun onderzoek naar twee - dimensionale halfgeleider geïntegreerde apparaten die het resterende polymethylmethacrylaat (PMMA) in de MOS ₂/grafeenstapel tijdens elektronenstraallithografie tijdens de lithografie van elektronenstraal verlaagt tijdens de interfaciale energie, wat een 30% afneemt in de schaal van 30%.
2, typische casusanalyse in de industrie
Case 1: Signaalintegriteitsval in PCB Stack -ontwerp
Een hoge {- snelheidscommunicatieapparatuur fabrikant heeft een 12 -laags PCB -ontwerp aangenomen, maar kon het drievoudige symmetrieprincipe niet volgen (koperen foliedikte, kernbordopstelling en spiegelsymmetrie van de diëlektrische laag), wat resulteerde in een afwijking van 0,3 mm tussen de signaallaag en het referentievlak, ver dan de ontwerptolerantie van 0,05MM. Dit leidde tot twee gevolgen: ten eerste zorgde ervoor dat de controle van de impedantieverlies de signaalreflectiecoëfficiënt met één einde toestond van 10% tot 25%, resulterend in gesloten oogdiagrammen; Ten tweede wordt de interlayer elektromagnetische koppeling verbeterd en verslechtert de nabije eindcrosstalk (volgende) van -40 dB tot -30 dB. Het eindproduct wordt herwerkt vanwege onvoldoende signaalintegriteit, wat resulteert in een verlies van meer dan tien miljoen yuan.
Geval 2: Bouw externe wandisolatiesysteem Onthechtingsongeval
In 2022 heeft een residentieel project een rockwol -bord buitenwandisolatiesysteem aangenomen. De bouwpartij koos voor gewone expansie -ankerbouten om de kosten te verlagen, en de verankeringsdiepte was slechts 25 mm (ontwerpvereiste 40 mm). Bij tyfoonweer, wanneer de negatieve winddruk 2,5 kPa bereikt, is de treksterkte tussen de ankerbout en de beluchte betonbasis minder dan 0,1 MPa, wat resulteert in het detachement van de gehele isolatielaag. Na inspectie bleek dat het polymeergehalte in de lijm slechts 3% was (standaardvereiste groter dan of gelijk aan 8%), en de afschuifsterkte op het grensvlak tussen de gipslaag en het rotswolbord was slechts 0,05 MPa, ver onder de specificatievereiste van 0,12 MPa.
Case 3: metaaldiffusiefout in gestapelde halfgeleiderstructuren
Een bepaalde fabrikant van het stroomapparaat gebruikt ALN/Sin ₓ gestapelde passiveringslagen bij de productie van Gallium Nitride (GAN) HEMT's om de huidige instorting te onderdrukken. Vanwege onjuiste temperatuurregeling van de Sin ₓ -laagafzetting (werkelijke 450 graden versus ontwerp 400 graden), werden echter microscheuren met een breedte van 0,5 μm gegenereerd op de ALN/Si -interface. In de 175 graden hoge - Temperatuur omgekeerde bias -test, diffundeerde aluminiumatomen langs de scheur naar het GAN -kanaal, waardoor een drempelspanningsafwijking van maximaal 2V daalde en de opbrengst van het apparaat sterk daalde van 95% tot 60%.
3, Preventie- en controlestrategieën voor het onthechting van de tussenlaag
Materiaalselectie en interface -optimalisatie
Ontwerp van het gradiëntmateriaal: in PCB kan een gradiëntovergangslaag (zoals keramisch gevulde epoxyhars) worden geplaatst tussen hoge en lage CTE -materialen om de CTE -gradiënt te verminderen van 100 ppm/ graad tot 20 ppm/ graden, wat de thermische spanning aanzienlijk vermindert.
Interface -modificatietechnologie: Plasmabehandeling van XPS -isolatiebord kan de contacthoek van het oppervlak van 90 graden tot 20 graden verminderen en de bindingssterkte met polymeermortel verhogen tot 0,15 MPa. Evenzo kan de introductie van de hydrogeneringsbehandeling in MOS ₂/grafeenlaminaten de grensvlakergie met 50% verhogen en een peelsterkte van 0,5 N/m bereiken.
Functionele lijm: het ontwikkelen van hoog - Temperatuurbestendige asfaltlijm (zoals het toevoegen van nano sio ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ° In halfgeleiderverpakking kan het gebruik van benzoxazinehars in plaats van traditionele epoxyhars de hydrolysesnelheid van siliciumnitride/siliciumoxidelaminaten met 90% bij 150 graden verminderen.
Procescontrole en kwaliteitsinspectie
Precisielaminatietechnologie: bij PCB -productie kan de porositeit tussen de tussenlaag worden gecontroleerd op<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.
Online monitoringsysteem: bij de productie van gelamineerde keramische tekening die spaties in de dobbelsteen, worden ultrasone non - destructieve tests geïntroduceerd om de bindingsstatus tussen Al ₂ O3/TIC -lagen in realtime te controleren. Wanneer de gereflecteerde golfamplitude wordt gedetecteerd als groter dan -30 dB, wordt deze als een defectgebied beoordeeld.
Versnelde levenstest: voer 85 graden /85% RH natte warmte verouderingstest uit op gestapelde zonnecellen. Wanneer het efficiëntieverval groter is dan 5%, wordt de aanpassing van de procesparameter geactiveerd. Het National Nanotechnology Center -team ontdekte door dit experiment dat de interfaceweerstand van grafeen/MOO3 -stapel na 1000 uur drievoudig toeneemt en zo het Van der Waals Force Control -proces heeft geoptimaliseerd.
Ontwerpspecificaties en standaardformulering
Symmetrieprincipe: PCB -ontwerp moet voldoen aan de drievoudige symmetrie -eisen van "Copper Foly Symmetry, Dielectric Symmetry en Power/Ground Symmetry". 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 Pad met 40% en verminder overspraak met 25 dB.
Veiligheidsfactorontwerp: in het gebouwisolatiesysteem moet het aantal ankerbouten worden berekend volgens de JGJ 144-2019-standaard, met niet minder dan 6 bouten per vierkante meter, en de verankeringsdiepte zou de basislaag met 20 mm moeten doordringen. Voor rotswolplanken moeten extra mechanische bevestigingsmiddelen worden toegevoegd om de winddrukweerstandswaarde van het systeem te verhogen tot boven 5 kPa.
Betrouwbaarheidsverificatie: halfgeleiderapparaten moeten door de JESD22-A110E-norm doorstaan van de High Temperature Reverse Bias (HTRB) -test. Na 1000 uur continu testen na 150 graden en biasspanning van 80% van de nominale waarde, moet de lekstroom van de tussenlagen minder zijn dan 1 μ A.
