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在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，如何抑制封裝材料中的α粒子干擾已成為高密度芯片制造的核心挑戰(zhàn),。近期行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)出一類創(chuàng)新型低α材料——多面體近球形單晶α相氧化鋁,，其獨(dú)特的物理特性為封裝技術(shù)升級提供了全新思路。
α粒子的隱形威脅與封裝革新
半導(dǎo)體器件在運(yùn)行過程中可能遭遇的軟性失效,，往往源于封裝材料中放射性雜質(zhì)釋放的α粒子,。這類粒子穿透芯片時(shí)產(chǎn)生的電離效應(yīng)，對高密度存儲器等精密元件的穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅,。尤其在動態(tài)隨機(jī)存儲器等高可靠性場景中,，采用超低α射線封裝材料已成為行業(yè)共識。
環(huán)氧模塑料作為主流封裝介質(zhì),，其性能優(yōu)劣直接影響芯片的機(jī)械強(qiáng)度,、散熱效率及長期可靠性。傳統(tǒng)封裝體系通常采用硅基填料,，但隨著芯片集成度的躍升,，導(dǎo)熱性能更強(qiáng)的氧化鋁基材料逐漸嶄露頭角。此類材料不僅需要具備優(yōu)異的熱管理能力,，更需通過嚴(yán)格的放射性元素提純工藝,，將鈾、釷等雜質(zhì)含量控制在極限水平,。國際半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)組織已為此類材料的α粒子釋放量建立了系統(tǒng)評估體系,。
類球形單晶α相氧化鋁制備工藝的技術(shù)突破
尖端材料制造商通過創(chuàng)新工藝實(shí)現(xiàn)低α氧化鋁的量產(chǎn)突破。部分企業(yè)采用氣相沉積法精控材料純度,，另一些則開發(fā)了高溫熔融技術(shù)優(yōu)化顆粒形貌,。這些工藝創(chuàng)新在確保材料低放射性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了晶體結(jié)構(gòu)的精密調(diào)控,，為后續(xù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ),。
多面體類球單晶α氧化鋁（DCA-NL系列）結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢
相較于傳統(tǒng)球形氧化鋁，多面體近球形單晶α相氧化鋁展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢,。其高度有序的晶體結(jié)構(gòu)幾乎消除了晶界缺陷,，形成完整的三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。特殊的十四面體幾何構(gòu)型,，使顆粒間建立面接觸式熱傳導(dǎo)通道,，相較于傳統(tǒng)材料的點(diǎn)接觸模式,，顯著提升熱擴(kuò)散效率。
類球單晶α氧化鋁（DCA-NL系列）近球形特征在保證流動性的前提下,，通過減少內(nèi)部孔隙與微裂紋,，有效抑制了聲子散射效應(yīng)。這種結(jié)構(gòu)完整性不僅強(qiáng)化了機(jī)械性能,，更使材料在高溫高壓封裝環(huán)境中保持穩(wěn)定,。雖然其顆粒形態(tài)與傳統(tǒng)球形產(chǎn)品存在差異，但經(jīng)過工藝優(yōu)化的產(chǎn)品仍能滿足自動化封裝設(shè)備的工藝要求,。特殊工藝制備的多面體單晶氧化鋁具有近球形結(jié)構(gòu)與球形氧化鋁相比流動性稍差,，但依然具有較高的流動性。
當(dāng)前,，這類創(chuàng)新型氧化鋁材料已在高階存儲芯片封裝中開展應(yīng)用驗(yàn)證,。其融合低放射性,、高導(dǎo)熱與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的綜合特性,，為半導(dǎo)體封裝材料進(jìn)化提供了新的技術(shù)路徑。
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參考資料：粉體圈
備注內(nèi)容素材來源：圖片來源DIC株式會社
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