Ikatan Semikonduktor ke PCB

Saya mencoba untuk mengikat sampel semikonduktor (Si dan Ge) area ~ 1-2cm ^ 2 ke papan sirkuit cetak fiberglass (PCB). Kami menggunakan epoksi laut sistem Barat untuk hal-hal lain. 105 resin 209 hardener (waktu penyembuhan yang lama.) Jadi itulah yang saya gunakan. (dicampur dengan rasio standar)

Saya ingin ketebalan yang terkendali untuk isolasi listrik. Jadi saya juga mencoba menambahkan beberapa pengisi ke epoksi. Manik-manik kaca (9,8 mil .. IMO agak tebal, ditaburkan di permukaan.) Alumina oksida, 240 grit. (~ 1 bagian Al2O3 hingga 2 bagian epoksi, berdasarkan berat.) Semua sampel (kecuali satu Ge) berasal dari sepotong tua wafer Si. Sampel dan pcb dibersihkan dalam aseton, dan digosok dengan aplikator kapas berujung. Dicampur epoksi. diterapkan dan sampel didorong ke tempatnya.

Dan dibiarkan sembuh selama 24 jam.

Mereka kemudian dicelupkan ke dalam nitrogen cair (LN2). Setelah beberapa dunks, pemanasan di udara kamar, sampel yang direkatkan dengan pengisi Al2O3 telah jatuh.

Setelah mencelupkan lebih banyak sampel dipegang dengan epoksi mentah dan manik-manik jatuh. Beberapa siksaan lagi yang termasuk pemanasan lebih cepat dengan senapan panas. Dan saya kehilangan segalanya kecuali sampel Ge.

Sebagai penyalahgunaan terakhir, sampel Ge diambil dari LN2 dan dimasukkan ke dalam secangkir air hangat, beberapa kali. Itu tetap melekat.

Semua ikatan gagal pada antarmuka Si, dan epoksi tetap melekat pada PCB (kecuali untuk manik-manik kaca, yang gagal di mana-mana.)

Jadi apa yang salah?

Pikiran pertama saya adalah tentang koefisien ekspansi termal (CTE). Berikut ini tautan ke beberapa nilai , Si sangat rendah.
PCB ini ~ 12-14 ppm.

Saya kemudian berpikir tentang membersihkan. Sampel Si tua mungkin memiliki segala macam minyak pelumas.

Perbedaan terakhir adalah bahwa sampel Si dipoles di kedua sisi, sedangkan Ge hanya di atas ... bagian bawah kasar.

wow, itu pertanyaan yang panjang, (maaf)
saya membuat sejumlah sampel baru hari ini untuk mencoba dan menjawab pertanyaan-pertanyaan itu. Mereka akan sembuh selama akhir pekan.

Saya juga bertanya-tanya apakah saya perlu epoksi yang berbeda? 105 Barat tetap agak lentur.
Saya tidak tahu apakah itu hal yang baik atau buruk.

electrical-engineering joining epoxy

— George Herold
sumber

Saya tidak tahu banyak tentang ikatan ke papan permukaan, tapi West 105 seharusnya tidak tetap lentur jika dicampur dengan benar. Apakah mungkin ada satu masalah dengan sistem pengukuran atau pencampuran Anda? Sangat penting bahwa komponen dicampur dalam rasio yang benar. Saya telah menggunakan skala sensitif di masa lalu untuk mengukur seberapa banyak masing-masing komponen digunakan.

— Ethan48

@ Ethan48, Maaf saya kira lentur kata yang terlalu kuat. Epoksi ini memang terlihat sedikit lebih lembut daripada yang pernah saya gunakan sebelumnya. Saya memang menggunakan skala yang bagus (resolusi 0,01 g) untuk menimbang komponen.

— George Herold

Ada epoxies khusus dijual sebagai epoksi "die attach". Beberapa konduktif tetapi beberapa tidak. Di sisi lain, saya tidak tahu seberapa kuat mereka setelah Anda menambahkan pengisi. Abelstik, Epotek, dan Masterbond adalah nama yang muncul di benak untuk produk ini.

— The Photon

@ThePhoton, saya mengirim email ke Masterbond hari ini. (Mereka pasti memiliki ~ 100 epoxies berbeda, sedikit mengintimidasi.) Saya beruntung dengan wafer Si bersih. Sisi wafer yang dipoles menempel pada segalanya, sisi wafer yang terlepas jatuh dari lempengan aluminium. Saya tidak beruntung membuat ketebalan yang terkendali. (Kecuali dengan Ge) Saya menempatkan dua lembar pita kapton (2 mil) di setiap ujung sampel dengan epoksi di antaranya. Sampel retak tepat di garis pita / epoksi. Saya perlu rekaman dengan CTE yang sama dengan epoxy ... atau sebaliknya visa.

— George Herold

Apakah Anda benar-benar membutuhkan epoksi untuk menyediakan isolasi listrik? Karena sebagian besar die attach epoxies akan ditujukan untuk digunakan dengan garis ikatan yang sangat tipis. Bisakah Anda memodifikasi PCB sehingga bantalan chip tidak terhubung secara elektrik ke apa pun? Bisakah Anda menambahkan spacer alumina (atau bahan isolasi lainnya) antara pcb dan chip?

— The Photon

Jawaban:

Beberapa hal, semoga bermanfaat:

Kontraksi termal diferensial hampir pasti musuh Anda. Untuk sebagian besar bahan teknik, sebagian besar kontraksi termal terjadi antara 300 dan 77 K, dua suhu tempat Anda bekerja. PCB Anda hampir pasti menyusut lebih dari benda yang melekat padanya dan meretakkan epoksi Anda (epoksi resin biasa terkenal karena retak dalam lingkungan kriogenik).
Saya bekerja dengan cryogenics untuk 9-5 saya dan kami menggunakan "GE varnish" untuk hampir semuanya. Juga disebut pernis IM7031. Menipis dengan campuran etanol / toluena, dan bisa dipanggang kering. Cenderung tidak retak di lingkungan cryogenic. Ini akan bertahan cukup baik tanpa obat, juga.
Pilihan lain yang lebih permanen adalah Stycast, yang memiliki cita rasa berbeda untuk sifat termal yang berbeda. Jika Anda menginginkan opsi permanen KURANG, minyak Apiezon N atau H bekerja dengan baik. Gemuk H lebih tebal (mungkin perlu jika Anda memiliki sampel besar yang beratnya ~ 1g daripada ~ 10 mg). Keduanya menjalani transisi kaca pada suhu rendah dan berpegangan erat sambil memberikan isolasi listrik dan kontak termal.
Jika Anda khawatir tentang kontak listrik yang terputus-putus, kertas rokok dapat dibasahi oleh hampir semua "goos" yang saya sebutkan, dan akan memastikan tidak ada kontak yang tidak disengaja. Letakkan lapisan di antara dua sampel Anda.
Referensi tujuan umum yang baik tentang teknik kriogenik adalah buku Jack Ekin, Metode Eksperimental untuk Pengukuran Suhu Rendah.

— Spartacus
sumber

Ini bagian dari masalah saya telah pindah ke orang lain. Tapi terima kasih untuk referensi ke teks Jack Ekin. Ada beberapa buku suhu rendah yang bagus. GK Whites "Teknik eksperimental dalam fisika LT", saya sudah selamanya (sejak sekolah pascasarjana). Saya belum memikirkan kertas rokok. Saya berhasil membuatnya dengan menempatkan beberapa pita teflon di bawah ujung sampel, Epoxying, dan kemudian menghapus kaset ... hanya lapisan tipis epoksi yang (mungkin) mengambil semua regangan termal.

— George Herold

Saya pikir untuk itu saya mungkin akan mencoba menggunakan MasterBond EP21TCHT-1 untuk apa yang Anda cari, Ia memiliki kinerja yang sangat baik pada bahan-bahan yang sulit untuk diikat dan juga sangat baik pada suhu kriogenik dari minus 450 derajat F (4 derajat K) hingga + 400 derajat F. Permukaannya harus bersih, benar-benar bebas minyak dan sedikit kasar untuk daya rekat terbaik.

— Jon W
sumber

Saya setuju bahwa Anda mencari epoksi yang relatif fleksibel saat proses curing, terutama jika laju ekspansi termal epoksi dan substrat berbeda.

Jika Anda belum melakukannya, saya sarankan mencari epoksi "underfill". Ada beberapa produk Loctite dan Masterbond yang sesuai dengan tagihan. Mereka biasanya mengalir dengan sangat baik selama aplikasi, memiliki stabilitas struktural yang baik (tidak meluas / berkontraksi), bertahan hidup pada suhu aliran ulang solder (~ 250C), dan tetap fleksibel saat proses curing. Sifat-sifat kriogenik yang Anda cari mungkin lebih sulit untuk dipuaskan.

— geekly
sumber