ہر الیکٹرک گاڑی کے انورٹر یا صنعتی موٹر ڈرائیو کے اندر، ایک پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیول ملی سیکنڈ میں بڑے پیمانے پر برقی رو کو تبدیل کرتا ہے۔ یہ ماڈیولز سلیکون کی بانڈنگ کے ذریعے بنائے جاتے ہیں یا سلکان کاربائیڈ سیرامک سبسٹریٹس پر زیادہ-ٹمپریچر سنٹرنگ کے عمل کے ذریعے جو کنٹرولڈ پریشر میں انجام پاتے ہیں۔ ہیٹنگ پلیٹن جو اس درست بانڈنگ کو قابل بناتا ہے خود ایک احتیاط سے انجنیئرڈ سیرامک تھرمل سسٹم ہے جو انتہائی یکسانیت اور انتہائی صاف آپریشن کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
پاور الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ میں، تھرمل درستگی کوئی معاون ضرورت نہیں ہے-یہ آلے کی بھروسے کی بنیاد ہے۔ یہاں تک کہ sintering کے دوران معمولی درجہ حرارت کے میلان بھی ختم شدہ ماڈیول میں voids، کمزور انٹرفیس، یا بجلی کی خرابی میں ترجمہ کر سکتے ہیں۔
پاور ماڈیول پیکیجنگ میں سیرامک ہیٹنگ پلیٹنس کا کردار
Sintering کے عمل کی ضروریات
جدید ڈائی-اٹیچ ٹیکنالوجی میں، ایک سلور سینٹرنگ پیسٹ کو عام طور پر سیمی کنڈکٹر ڈیز کو سبسٹریٹس جیسے ڈائریکٹ بانڈڈ کاپر (DBC) یا انسولیٹڈ میٹل سبسٹریٹس (IMS) سے جوڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
پروسیسنگ کے دوران:
درجہ حرارت عام طور پر 250 ڈگری سے 300 ڈگری تک ہوتا ہے۔
مکینیکل دباؤ بیک وقت لگایا جاتا ہے۔
مواد ایک گھنے دھاتی بانڈ پرت میں منتقل ہوتا ہے۔
تمام مرنے والوں میں یکساں تھرمل نمائش کی ضرورت ہے۔
لہذا حرارتی نظام کو فراہم کرنا چاہئے:
غیر معمولی درجہ حرارت کی یکسانیت (اکثر ±1 ڈگری کے اندر)
مستحکم تھرمل سائیکلنگ سلوک
صفر ذرات کی آلودگی کے ساتھ اعلیٰ صفائی
ہزاروں چکروں میں دہرائی جانے والی کارکردگی
دیسیرامک حرارتی پلیٹن پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیولنظام خاص طور پر ان رکاوٹوں کو پورا کرنے کے لیے بنایا گیا ہے۔
سیرامک تھرمل پلیٹ فارم
پلیٹین ایک درست تھرمل اینول ہے جسے جدید تکنیکی سیرامکس سے بنایا گیا ہے، عام طور پر:
ایلومینیم نائٹرائڈ (AlN)
سلکان کاربائیڈ (SiC)
یہ مواد خصوصیات کا ایک منفرد مجموعہ فراہم کرتے ہیں:
ہائی تھرمل چالکتا (AlN ~170 W/m·K)
بہترین برقی موصلیت
سیمی کنڈکٹر مواد کے ساتھ کم تھرمل توسیع کی مماثلت
اعلی تھرمل جھٹکا مزاحمت
کیمیائی طور پر غیر فعال سطح کا سلوک
سیرامک باڈی ایک ساختی پلیٹ فارم اور تھرمل ڈسٹری بیوشن میڈیم دونوں کے طور پر کام کرتی ہے، جس سے پروسیسنگ کی پوری سطح پر یکساں گرمی کی ترسیل کو یقینی بنایا جاتا ہے۔
ایمبیڈڈ ہیٹنگ ایلیمنٹ آرکیٹیکچر
اندرونی مزاحمتی حرارتی نیٹ ورکس
کنٹرول شدہ اعلی-درجہ حرارت کے عمل کو حاصل کرنے کے لیے، حرارتی عناصر کو سیرامک ڈھانچے کے اندر سرایت یا اس سے منسلک کیا جاتا ہے۔ یہ عام طور پر بنائے جاتے ہیں:
ٹنگسٹن
Molybdenum
کچھ اعلی-درجہ حرارت کی مختلف حالتوں میں Molybdenum disilicide
ان عناصر کو یکساں توانائی کے ان پٹ کو یقینی بنانے کے لیے احتیاط سے ڈیزائن کیے گئے جیومیٹرک پیٹرن میں تقسیم کیا جاتا ہے۔
حرارتی فن تعمیر کو انجنیئر کیا گیا ہے تاکہ سطح تک پہنچنے سے پہلے تھرمل گریڈیئنٹس کو کم سے کم کیا جائے، جس سے بڑے ماڈیول صفوں میں مستقل ڈائی سنٹرنگ ممکن ہو سکے۔
درجہ حرارت استحکام اور کنٹرول
پاور ماڈیول پیکیجنگ میں، تھرمل استحکام مادی رویے کے لیے اہم ہے۔
اعلی درجے کا کنٹرول سسٹم برقرار رکھتا ہے:
پلیٹین کی سطح پر سخت تھرمل یکسانیت
کنٹرول شدہ ریمپ-اوپر اور ٹھنڈا-ڈاؤن ریٹ
sintering رہنے کے ادوار کے دوران مستحکم درجہ حرارت لینا
کنٹرول کی یہ سطح اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ تمام سیمی کنڈکٹر ڈیز بانڈنگ کے دوران ایک جیسی تھرمل ہسٹری کا تجربہ کرتے ہیں۔
صفائی اور آلودگی کا کنٹرول
ذرہ کی اہمیت-مفت سطحیں۔
پاور سیمی کنڈکٹر آلات آلودگی کے لیے انتہائی حساس ہوتے ہیں۔ یہاں تک کہ خوردبین ذرات بھی متعارف کر سکتے ہیں:
بجلی کے رساو کے راستے
بانڈنگ voids
مقامی تھرمل تناؤ پوائنٹس
کم ڈائی الیکٹرک طاقت
سیرامک حرارتی پلیٹیں قدرتی طور پر صاف سطح پیش کرتے ہیں کیونکہ:
کوئی دھاتی سنکنرن مصنوعات تیار نہیں کی جاتی ہیں۔
کوئی فلیکنگ کوٹنگز موجود نہیں ہیں۔
سطح کی شیڈنگ کو بنیادی طور پر ختم کیا جاتا ہے۔
یہ سیرامک سسٹم کو خاص طور پر اعلی- بھروسہ مند ایپلی کیشنز جیسے آٹوموٹیو ٹریکشن انورٹرز اور ایرو اسپیس پاور الیکٹرانکس کے لیے موزوں بناتا ہے۔
کنٹرولڈ ایٹموسفیئر آپریشن
زیادہ تر اعلیٰ-کارکردگی کے sintering کے عمل ذیل میں کئے جاتے ہیں:
ویکیوم ماحول
نائٹروجن ماحول
گیس کی تشکیل (ہائیڈروجن/نائٹروجن مرکب)
یہ ماحول چاندی کے سنٹرنگ مواد کے آکسیکرن کو روکتے ہیں اور حساس سیمی کنڈکٹر سطحوں کی حفاظت کرتے ہیں۔
سیرامک پلیٹ ان ماحول کے تحت مستحکم رہتا ہے، میکانی سالمیت اور تھرمل کارکردگی دونوں کو برقرار رکھتا ہے۔
اعلیٰ-پریسیئن سنٹرنگ میں تھرمل کارکردگی
یکساں حرارت کی تقسیم
سیرامک ہیٹنگ پلیٹن کی وضاحتی ضرورت تھرمل یکسانیت ہے۔
sintering کے دوران:
ایک ساتھ متعدد مرنے پر کارروائی کی جاتی ہے۔
درجہ حرارت کی تبدیلی براہ راست بانڈ کے معیار کو متاثر کرتی ہے۔
ناہموار حرارت مکینیکل تناؤ اور باطل کی تشکیل کا باعث بنتی ہے۔
ایلومینیم نائٹرائڈ-بیسڈ پلاٹینز خاص طور پر مؤثر ہیں کیونکہ ان کی زیادہ مقدار میں ہوائی جہاز کی تھرمل چالکتا ہے، جو پوری سطح پر تیزی سے گرمی پھیلاتی ہے۔
یہ نظام کو ایک نقطہ پر مبنی حرارت کے ذریعہ کی بجائے یکساں تھرمل فیلڈ کے طور پر کام کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
سائیکل کی استحکام
جدید سیرامک پلاٹین اس کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں:
ہزاروں سے دسیوں ہزار تھرمل سائیکل
250–300 ڈگری آپریشن میں بار بار نمائش
sintering کے دوران مسلسل دباؤ لوڈنگ
سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ ماحول میں طویل مدتی استحکام ضروری ہے جہاں عمل کی تکرار کا اثر براہ راست پیداوار پر پڑتا ہے۔
مواد نوٹ: ایک متبادل کے طور پر گریفائٹ
کچھ sintering ایپلی کیشنز میں، گریفائٹ ہیٹنگ پلیٹین کو سیرامک سسٹم کے متبادل کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
گریفائٹ کے فوائد میں شامل ہیں:
بہترین تھرمل چالکتا
اعلی-درجہ حرارت کی اہلیت
مواد کی کم قیمت
اچھی مشینی صلاحیت
تاہم، گریفائٹ حدود متعارف کراتا ہے:
ذرہ پیدا کرنے کا خطرہ
غیر فعال ماحول میں آکسیکرن کی حساسیت
انتہائی-اعلی-الیکٹرونکس کے لیے کم صفائی
اعلی درجے کے پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیولز کے لیے، خاص طور پر آٹوموٹیو اور ایرو اسپیس سیکٹرز میں، سیرامک پلاٹین اپنی اعلیٰ صفائی اور برقی موصلیت کی وجہ سے ترجیح دی جاتی ہے۔
پاور الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ میں پریسجن انجینئرنگ
پیداواری عنصر کے طور پر تھرمل یکسانیت
IGBTs اور MOSFET ماڈیولز کی کارکردگی بہت زیادہ انحصار کرتی ہے:
ڈائی اور سبسٹریٹ کے درمیان بانڈ کی سالمیت
خالی-مفت sintered تہوں
مسلسل مکینیکل تناؤ کی تقسیم
sintering کے دوران کوئی بھی تھرمل عدم مطابقت آلہ کی زندگی میں کمی یا بجلی کے بوجھ کے تحت تباہ کن ناکامی میں ترجمہ کر سکتی ہے۔
سیرامک پلیٹ ایک اہم عمل کنٹرول عنصر کے طور پر کام کرتا ہے جو ماڈیول صف میں ہر مقام پر یکساں توانائی کی ترسیل کو یقینی بناتا ہے۔
خودکار پیداوار لائنوں میں انضمام
جدید سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ لائنیں سیرامک ہیٹنگ پلیٹین کو اس میں ضم کرتی ہیں:
ویکیوم پریس سسٹم
خودکار ڈائی-منسلک سامان
ہائی-تھرو پٹ سنٹرنگ فرنس
ان لائن کوالٹی کنٹرول سسٹم
یہ سسٹمز اعلیٰ دہرانے کی صلاحیت اور پیداواری چکروں میں کم سے کم عمل کے بہاؤ کے لیے بنائے گئے ہیں۔
نتیجہ
اعلی-درجہ حرارت کے سیرامک ہیٹنگ پلیٹنز الیکٹرک گاڑیوں، صنعتی ڈرائیوز، اور توانائی کی تبدیلی کے نظام میں استعمال ہونے والے جدید پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیولز کی تیاری میں بنیادی کردار ادا کرتے ہیں۔ ایلومینیم نائٹرائڈ یا سلکان کاربائیڈ جیسے مواد کو ایمبیڈڈ ٹنگسٹن یا مولیبڈینم ہیٹنگ عناصر کے ساتھ ملا کر، یہ سسٹم 300 ڈگری تک آپریٹنگ درجہ حرارت پر انتہائی تھرمل یکسانیت، غیر معمولی صفائی، اور طویل مدتی استحکام فراہم کرتے ہیں۔
دیسیرامک حرارتی پلیٹن پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیولٹیکنالوجی چاندی کے ڈائی کو درست طریقے سے سنٹرنگ کے قابل بناتی ہے-کنٹرولڈ پریشر اور ماحول کے حالات میں مواد کو جوڑتا ہے، جس سے پیداوار میں ہر آلے پر مسلسل بانڈنگ کے معیار کو یقینی بنایا جاتا ہے۔
چونکہ پاور الیکٹرانکس اعلی کارکردگی، اعلی کثافت، اور زیادہ قابل اعتماد کی طرف ترقی کرتا رہتا ہے، سیرامک ہیٹنگ پلیٹین اس تبدیلی کو فعال کرنے والی سب سے اہم لیکن بڑی حد تک غیر مرئی ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہیں۔ توانائی کی منتقلی بالآخر مکمل طور پر کنٹرول شدہ حرارت کے تحت بننے والے مائکروسکوپک بانڈز پر بنتی ہے-جو سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے مرکز میں کام کرنے والے انجینئرڈ سیرامک تھرمل سسٹم کے ذریعہ فراہم کی جاتی ہے۔
