第35章 解決相變材料的量產難題 （1/2）

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”，中間還隔着一道巨大的鴻溝——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。

回到東莞華爲製造部，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。你怎麼塗？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，怎麼填充？”

“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，怎麼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。

接下來的兩週，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。

要麼是有氣泡，要麼是結合力不足。

“看來，單純的底部填充行不通。”江知夏看着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。”江知夏指着圖紙，“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，薄片的厚度怎麼控制？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，“這個工藝我們產在線有，現成的設備。但是，相變材料是石蠟基的，粘性很差，怎麼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。”

隨着機器啓動，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。