1, fyzikálny mechanizmus a materiálové stimuly oddelenia medzivrstvy
Zlyhanie laminovaných štruktúr je v podstate degradácia mechanických vlastností medzivrstvových rozhraní. Ak je pevnosť medzifázového šmyku nižšia ako kohézová pevnosť materiálu, dochádza k delaminácii medzivrstvy. Tento proces zahŕňa multi - fyzikálne mechanizmy mierky:
Nesúlad o tepelnom stresu: primárnou príčinou je rozdiel v koeficiente tepelnej expanzie (CTE) medzi rôznymi materiálmi. Napríklad pri výrobe PCB je rozdiel v CTE medzi substrátom FR-4 (CTE ≈ 14-17 ppm/ stupeň) a meďnou fóliou (CTE ≈ 17 ppm/ stupňom), ale zavádzajú sa materiály s nízkou stratou (ako napríklad PTFE, CTE ≈ 100-200 PPM/ stupeň), medziplotifikačné spojenie s interfaciálnym väzbím, ktoré sú generované pod teplotným cyklom generovaným teplotou MPA, extrémne. Tím Národného nanotechnologického centra nájdený v štúdii grafénu/Moo ∝ van der Waals Heterostruktures, že medzivrstva van der Waals Force je iba 0,1-1 N/m, čo je náchylné na skĺznutie pod tepelným stresom.
Chemické zlyhanie rozhrania: Environmentálne faktory, ako je vlhkosť a oxidanty, môžu poškodiť chemické väzby rozhrania. Ako príklad, keď vezmeme do prevádzky izolácie vonkajšej steny, sa pevnosť väzby medzi polymérnou maltou a XPS doskou zníži o 40% v prostredí vlhkosti 95%, čo bude mať za následok odlupovanie omietkovej vrstvy. Podobne v polovodičovom obale sa zväzok oxidu nitridu/kremíka SI- o - Si v kremíkovom nitridovom/kremíkovom oxidu prechádza hydrolýzou pri vysokej teplote 150 stupňov, čo vedie k difúzii kovovej difúzie a delaminácii medzivrstvy.
Hromadenie defektov procesov: Mikro defekty v laminovanej výrobe sa môžu stať zdrojom začatia trhlín. Napríklad počas procesu laminácie viacvrstvových dosiek PCB, ak predpregnovaná (PP) živica netečie dostatočne, vytvorí sa slabé oblasti s pórovitosťou väčšou ako 5%, ktoré sa prednostne prasknú pri mechanických vibráciách alebo tepelnom šoku. Tím z Nanjingovej univerzity sa našiel vo svojom výskume na dvoch - rozmerových polovodičových integrovaných zariadeniach, ktoré zvyškový polymetylmetakrylát (PMMA) v zásobníku MOS ₂/grafén počas litografie elektrónového lúča znižuje energetiku rozhrania o 30%.
2, typická analýza prípadov v priemysle
Prípad 1: pasca na integritu signálu v návrhu zásobníka PCB
Vysoký - Výrobca komunikačného zariadenia rýchlosti prijal 12 -vrstvový dizajn PCB, ale nedokázal sledovať princíp trojnásobnej symetrie (hrúbka fólií medi, usporiadanie jadrových dosiek a zrkadlová symetria dielektrickej vrstvy), čo viedlo k odchýlke 0,3 mm medzi signálou vrstvou a referenčnou rovinou, ďaleko presahujúca konštrukčné tolerancie 0,05mm. To viedlo k dvom dôsledkom: po prvé, kontrola straty impedancie spôsobila zvýšenie koeficientu odrazu signálu s jedným koncom signálu z 10% na 25%, čo malo za následok uzavreté očné diagramy; Po druhé, medzivrstvové elektromagnetické spojenie je vylepšené a takmer koncové kríženia (ďalšie) sa zhoršuje od -40 dB do -30 dB. Konečný produkt je prepracovaný v dôsledku nedostatočnej integrity signálu, čo vedie k strate viac ako desať miliónov juanov.
Prípad 2: Budovanie externej steny izolácie systému oddelenia nehody
V roku 2022 prijal obytný projekt exteriérový izolačný systém s izoláciou rockovej vlny. Stavebná strana si vybrala bežné kotvové skrutky na zníženie nákladov a hĺbka ukotvenia bola iba 25 mm (požiadavka na návrh 40 mm). Pri počasí tajfúnu, keď záporný tlak vetra dosiahne 2,5 kPa, pevnosť v ťahu medzi kotvou skrutkou a prevzdušňovanou betónovou základňou je menšia ako 0,1 MPa, čo vedie k odlúčeniu celej izolačnej vrstvy. Po inšpekcii sa zistilo, že obsah polyméru v lepidle bol iba 3% (štandardná požiadavka väčšia alebo rovná 8%) a šmyková pevnosť v rozhraní medzi omietkovou vrstvou a doskou rockovej vlny bola iba 0,05 MPa, hlboko pod požiadavkou špecifikácie 0,12 MPa.
Prípad 3: Zlyhanie difúzie kovu v polovodičových štruktúrach naskladaných
Určitý výrobca energetického zariadenia používa ALN/Sin ₓ naskladané pasivačné vrstvy pri výrobe hemtov nitridu gália (GAN) na potlačenie prúdového kolapsu. Avšak v dôsledku nesprávnej regulácie teploty ukladania vrstiev Sin ₓ (skutočný 450 stupňov vs 400 stupňov) sa na rozhraní ALN/SI vytvorili mikrotropenie so šírkou 0,5 μm. V teste na teplotu s vysokým obsahom 175 stupňov vysoké - sa atómy hliníka rozptyľujú pozdĺž trhliny na kanál GAN, čo spôsobilo posun prahového napätia až 2V a výťažok zariadenia prudko klesol z 95% na 60%.
3, Stratégie prevencie a kontroly pre oddelenie medzivrstvami
Výber materiálu a optimalizácia rozhrania
Návrh gradientového materiálu: V priepasti sa môže medzi vysokým a nízkym CTE materiálom vložiť gradientovú vrstvu (ako je epoxidová živica naplnená keramikou), aby sa znížil gradient CTE zo 100 ppm/ stupeň na 20 ppm/ stupeň, čo významne znížilo tepelné napätie.
Technológia modifikácie rozhrania: Plazmatické ošetrenie izolačnej dosky XPS môže znížiť svoj povrchový kontaktný uhol z 90 stupňov na 20 stupňov a zvýšiť pevnosť viazania s polymérnou maltou na 0,15 MPa. Podobne zavedenie ošetrenia hydrogenácie do laminátov MOS ₂/grafén môže zvýšiť medzifázovú energiu o 50% a dosiahnuť silu šupky 0,5 N/m.
Funkčné lepidlo: Vývoj vysokého - asistentne rezistentné na teplotu (ako je pridanie nano sio ₂) môže zvýšiť bod zmäkčovania asfaltových pásov o šindľy o 20 stupňov pri 80 stupňoch, čím sa zabráni separácii vrstvy spôsobenej prietokom. V polovodičovom balení môže použitie benzoxazínovej živice namiesto tradičnej epoxidovej živice znížiť rýchlosť hydrolýzy laminátov oxidu nitridu kremíka/oxidu kremíka o 90% pri 150 stupňoch.
Kontrola procesu a kontrola kvality
Technológia presnosti laminácie: V výrobe DPS je možné medzivrstvové pórovitosť kontrolovať<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 monitorovací systém: Pri výrobe laminovaných keramických výkresov Die Lalanks sa ultrazvukové non - deštruktívne testovanie zavádza na monitorovanie stavu spojenia medzi vrstvami AL ₂ O3/TIC v reálnom čase. Ak sa zistí amplitúda odrazenej vlny, ktorá je väčšia ako -30 dB, posudzuje sa ako v defekte.
Test zrýchleného života: Vykonanie 85 stupňov /85% Test vlhkého tepelného starnutia RH na stohovaných solárnych článkoch. Ak je rozpad účinnosti väčší ako 5%, spustí sa úpravy parametrov procesu. Tím národného nanotechnologického centra zistil týmto experimentom, že odpor rozhrania stohu grafénu/MOO3 sa po 1000 hodinách trojnásobne zvýšil, a tak optimalizoval proces riadenia sily van der Waals.
Konštrukčné špecifikácie a štandardná formulácia
Princíp symetrie: Návrh PCB musí spĺňať požiadavky trojnásobnej symetrie „symetrie medenej fólie, dielektrickej symetrie a symetrie výkonu/zeme“. Napríklad sa odporúča používať „s - g {- p - s {{{}} s - p {- g- s" Signals Lay 40% a znížte Crosstalk o 25 dB.
Návrh bezpečnostného faktora: V stavebnom izolačnom systéme by sa počet kotvových skrutiek mal vypočítať podľa štandardu JGJ 144-2019, s najmenej 6 ako 6 skrutkami na meter štvorcový a hĺbka ukotvenia by mala preniknúť do základnej vrstvy 20 mm. V prípade dosiek s horninovou vlnou je potrebné pridať ďalšie mechanické upevňovacie prvky, aby sa zvýšila hodnota odporu tlaku vetra v systéme nad 5 kPa.
Overenie spoľahlivosti: Polovodičové zariadenia musia prejsť testom spätného zaujatosti s vysokou teplotou (HTRB) podľa štandardu JESD22-A110E. Po 1 000 hodinách nepretržitého testovania pri 150 stupňoch a napätí zaujatosti 80% menovitej hodnoty by mal byť prienik medzivrstvy menší ako 1 μ A.
