解決相變材料的量產難題
關燈
小
中
大
解決相變材料的量產難題
#### 第三十五章：解決相變材料的量產難題
論文發出去了，實驗室的數據也很漂亮，但江知夏很清楚，從“實驗室樣品”到“工廠量產”，中間還隔著一道巨大的鴻溝——工藝兼容性。
在蘇州納米所的實驗室裏，李教授用的是旋塗法，把相變材料均勻地塗在芯片上。這種方法精度高，但速度慢，一片一片地做，一天也做不出幾顆。
“江工，我們的旋塗機是實驗室級別的，如果要量產，你得找封裝廠合作。”李教授臨走前提醒道，“而且，相變材料是有機物，耐高溫能力差。芯片封裝時的回流焊溫度通常高達260℃，你的材料塗上去，估計還沒封裝就碳化了。”
這句話像一盆冷水，澆滅了江知夏心頭的熱火。
回到東莞華為制造部，江知夏立刻找到了老張。
“老張，我想在芯片封裝環節增加一道‘相變材料塗覆’工序。”江知夏開門見山，“但是，材料耐受不了260℃的高溫。”
老張正在喝茶，聞言放下了杯子：“江工，你是想先塗材料再回流焊？那肯定不行。除非你把工序往後挪，放在封裝完成後的最後一步。”
“最後一步？”江知夏眼睛一亮，“你是說，在劃片、測試之後，再做塗覆？”
“對。”老張點點頭，“但是，這時候芯片已經是一顆顆獨立的個體了，不再是整片晶圓。你怎麽塗？難道一顆一顆地塗？那效率太低了。”
“我們可以用‘底部填充’（Underfill）的工藝思路。”江知夏迅速在腦海中構建方案，“不塗在芯片表面，而是填充在芯片和基板之間的縫隙裏。但我們的相變材料是固體的，怎麽填充？”
“那就做成液態的。”老張說，“像點膠一樣，點在芯片邊緣，利用毛細作用吸進去。”
“可是，相變材料冷卻後會凝固，怎麽保證它能完全填滿縫隙，沒有氣泡？”江知夏提出了質疑，“而且，一旦凝固，它和芯片、基板的結合力夠不夠？會不會在熱脹冷縮時脫落？”
這兩個問題，直擊要害。
接下來的兩周，江知夏和老張的團隊泡在了中試車間。
他們嘗試了多種點膠路徑、多種膠量、多種固化溫度。
結果都不理想。
要麽是有氣泡，要麽是結合力不足。
“看來，單純的底部填充行不通。”江知夏看著顯微鏡下滿是氣泡的樣品，眉頭緊鎖，“我們需要一種新的結構。”
他拿起筆，在紙上畫了一個新的設計。
“我們不在芯片底部填充，我們在基板上做文章。”江知夏指著圖紙，“我們在基板對應芯片的位置，預先挖一個淺坑，把相變材料做成固態的薄片，提前放進去。然後，芯片貼裝的時候，直接壓在薄片上。”
“預置薄片？”老張眼睛一亮，“這倒是個新思路。但是，薄片的厚度怎麽控制？太厚了，芯片貼不平；太薄了，儲熱能力不夠。”
“我們可以用‘鋼網印刷’工藝。”江知夏說，“就像印刷電路板刷錫膏一樣，用鋼網把相變材料印刷在基板的淺坑裏，厚度可以精確控制在50微米。”
“鋼網印刷……”老張若有所思，“這個工藝我們產線上有，現成的設備。但是，相變材料是石蠟基的，粘性很差，怎麽保證它能粘在基板上，不掉下來？”
“加粘合劑。”江知夏說，“我們在相變材料裏摻入少量的環氧樹脂。環氧樹脂在常溫下是液態，可以充當粘合劑；在高溫固化後，會變成固態，把相變材料牢牢固定在基板上。”
“環氧樹脂會不會影響相變材料的儲熱性能？”老張問。
“會有一點，但只要控制在5%以內，影響可以忽略不計。”江知夏自信地說，“我在實驗室驗證過。”
方案確定，立刻驗證。
老張讓人拿來鋼網印刷機，調整參數。
“鋼網厚度50微米，刮刀壓力3kg，印刷速度50mm/s。”
隨著機器啟動，相變材料被均勻地印刷在基板的淺坑裏。
“看起來不錯。”老張拿起基板，在顯微鏡下觀察，“厚度均勻，沒有溢出。”
接下來，是芯片貼裝。
機械臂吸起芯片，精準地對準基板上的相變材料薄片。
“下壓！”
芯片穩穩地壓在薄片上。
“加熱，固化！”
隨著溫度升高，環氧樹脂開始固化，相變材料被牢牢地鎖在了芯片和基板之間。
“成功了！”老張看著顯微鏡下的截面圖，“界面清晰，沒有氣泡，結合力良好！”
江知夏長舒了一口氣。
但這還不是結束。
接下來，他們要對封裝好的模組進行熱循環測試。
“溫度從-40℃到85℃，循環500次。”
這是模擬芯片在整個生命周期內的熱應力情況。
500次循環後，他們取出樣品，進行切片分析。
“界面完好，沒有分層，沒有裂紋！”測試人員激動地喊道，“相變材料依然牢牢地粘在基板上！”
“太好了！”江知夏握緊了拳頭，“我們的方案成功了！”
“而且，”老張補充道，“這個工藝完全兼容我們現有的產線，不需要新增設備，只需要增加一道鋼網印刷工序。產能不會受影響，成本也只增加了不到1%。”
“1%的成本，換來5%的性能提升，這筆賬太劃算了。”江知夏笑了。
他拿起一顆封裝好的“盤古量子模組”，看著那顆黑色的芯片。
他知道，這顆芯片終於真正成熟了。
它不僅有了“大腦”（量子隨機數生成），有了“骨骼”（玻璃基板），有了“皮膚”（金剛石散熱），現在，它還有了“體溫調節系統”（相變材料）。
它是一個完整的生命體。
“老張，準備量產吧。”江知夏說，“這次，我們可以放開手腳大幹了。”
“好！”老張拍了拍他的肩膀，“江工，你現在的思維，已經完全是一個產品經理了。不僅懂技術，還懂成本，懂工藝。”
“都是被逼出來的。”江知夏笑了。
風起松山湖，芯動未來。
江知夏的征途，是星辰大海。
而他，正一步一個腳印，堅定地走下去。
（本章完）
本站無廣告，永久域名（fanyan.cc）
#### 第三十五章：解決相變材料的量產難題
論文發出去了，實驗室的數據也很漂亮，但江知夏很清楚，從“實驗室樣品”到“工廠量產”，中間還隔著一道巨大的鴻溝——工藝兼容性。
在蘇州納米所的實驗室裏，李教授用的是旋塗法，把相變材料均勻地塗在芯片上。這種方法精度高，但速度慢，一片一片地做，一天也做不出幾顆。
“江工，我們的旋塗機是實驗室級別的，如果要量產，你得找封裝廠合作。”李教授臨走前提醒道，“而且，相變材料是有機物，耐高溫能力差。芯片封裝時的回流焊溫度通常高達260℃，你的材料塗上去，估計還沒封裝就碳化了。”
這句話像一盆冷水，澆滅了江知夏心頭的熱火。
回到東莞華為制造部，江知夏立刻找到了老張。
“老張，我想在芯片封裝環節增加一道‘相變材料塗覆’工序。”江知夏開門見山，“但是，材料耐受不了260℃的高溫。”
老張正在喝茶，聞言放下了杯子：“江工，你是想先塗材料再回流焊？那肯定不行。除非你把工序往後挪，放在封裝完成後的最後一步。”
“最後一步？”江知夏眼睛一亮，“你是說，在劃片、測試之後，再做塗覆？”
“對。”老張點點頭，“但是，這時候芯片已經是一顆顆獨立的個體了，不再是整片晶圓。你怎麽塗？難道一顆一顆地塗？那效率太低了。”
“我們可以用‘底部填充’（Underfill）的工藝思路。”江知夏迅速在腦海中構建方案，“不塗在芯片表面，而是填充在芯片和基板之間的縫隙裏。但我們的相變材料是固體的，怎麽填充？”
“那就做成液態的。”老張說，“像點膠一樣，點在芯片邊緣，利用毛細作用吸進去。”
“可是，相變材料冷卻後會凝固，怎麽保證它能完全填滿縫隙，沒有氣泡？”江知夏提出了質疑，“而且，一旦凝固，它和芯片、基板的結合力夠不夠？會不會在熱脹冷縮時脫落？”
這兩個問題，直擊要害。
接下來的兩周，江知夏和老張的團隊泡在了中試車間。
他們嘗試了多種點膠路徑、多種膠量、多種固化溫度。
結果都不理想。
要麽是有氣泡，要麽是結合力不足。
“看來，單純的底部填充行不通。”江知夏看著顯微鏡下滿是氣泡的樣品，眉頭緊鎖，“我們需要一種新的結構。”
他拿起筆，在紙上畫了一個新的設計。
“我們不在芯片底部填充，我們在基板上做文章。”江知夏指著圖紙，“我們在基板對應芯片的位置，預先挖一個淺坑，把相變材料做成固態的薄片，提前放進去。然後，芯片貼裝的時候，直接壓在薄片上。”
“預置薄片？”老張眼睛一亮，“這倒是個新思路。但是，薄片的厚度怎麽控制？太厚了，芯片貼不平；太薄了，儲熱能力不夠。”
“我們可以用‘鋼網印刷’工藝。”江知夏說，“就像印刷電路板刷錫膏一樣，用鋼網把相變材料印刷在基板的淺坑裏，厚度可以精確控制在50微米。”
“鋼網印刷……”老張若有所思，“這個工藝我們產線上有，現成的設備。但是，相變材料是石蠟基的，粘性很差，怎麽保證它能粘在基板上，不掉下來？”
“加粘合劑。”江知夏說，“我們在相變材料裏摻入少量的環氧樹脂。環氧樹脂在常溫下是液態，可以充當粘合劑；在高溫固化後，會變成固態，把相變材料牢牢固定在基板上。”
“環氧樹脂會不會影響相變材料的儲熱性能？”老張問。
“會有一點，但只要控制在5%以內，影響可以忽略不計。”江知夏自信地說，“我在實驗室驗證過。”
方案確定，立刻驗證。
老張讓人拿來鋼網印刷機，調整參數。
“鋼網厚度50微米，刮刀壓力3kg，印刷速度50mm/s。”
隨著機器啟動，相變材料被均勻地印刷在基板的淺坑裏。
“看起來不錯。”老張拿起基板，在顯微鏡下觀察，“厚度均勻，沒有溢出。”
接下來，是芯片貼裝。
機械臂吸起芯片，精準地對準基板上的相變材料薄片。
“下壓！”
芯片穩穩地壓在薄片上。
“加熱，固化！”
隨著溫度升高，環氧樹脂開始固化，相變材料被牢牢地鎖在了芯片和基板之間。
“成功了！”老張看著顯微鏡下的截面圖，“界面清晰，沒有氣泡，結合力良好！”
江知夏長舒了一口氣。
但這還不是結束。
接下來，他們要對封裝好的模組進行熱循環測試。
“溫度從-40℃到85℃，循環500次。”
這是模擬芯片在整個生命周期內的熱應力情況。
500次循環後，他們取出樣品，進行切片分析。
“界面完好，沒有分層，沒有裂紋！”測試人員激動地喊道，“相變材料依然牢牢地粘在基板上！”
“太好了！”江知夏握緊了拳頭，“我們的方案成功了！”
“而且，”老張補充道，“這個工藝完全兼容我們現有的產線，不需要新增設備，只需要增加一道鋼網印刷工序。產能不會受影響，成本也只增加了不到1%。”
“1%的成本，換來5%的性能提升，這筆賬太劃算了。”江知夏笑了。
他拿起一顆封裝好的“盤古量子模組”，看著那顆黑色的芯片。
他知道，這顆芯片終於真正成熟了。
它不僅有了“大腦”（量子隨機數生成），有了“骨骼”（玻璃基板），有了“皮膚”（金剛石散熱），現在，它還有了“體溫調節系統”（相變材料）。
它是一個完整的生命體。
“老張，準備量產吧。”江知夏說，“這次，我們可以放開手腳大幹了。”
“好！”老張拍了拍他的肩膀，“江工，你現在的思維，已經完全是一個產品經理了。不僅懂技術，還懂成本，懂工藝。”
“都是被逼出來的。”江知夏笑了。
風起松山湖，芯動未來。
江知夏的征途，是星辰大海。
而他，正一步一個腳印，堅定地走下去。
（本章完）
本站無廣告，永久域名（fanyan.cc）