في مجال التغليف الإلكتروني الدقيق، أصبح سيراميك نيتريد الألومنيوم تدريجيًا المادة المفضلة لركائز تبريد الرقائق عالية الأداء نظرًا للتوصيل الحراري الممتاز والقوة الميكانيكية والخصائص الكهربائية. ومع ذلك، فإن صلابته العالية وهشاشته العالية يمكن أن تسبب بسهولة شقوقًا صغيرة على السطح وأضرارًا تحت السطح أثناء المعالجة، مما يؤثر بشكل مباشر على الخصائص النهائية وتأثيرات تطبيق المادة. ولذلك، فإن كيفية تحسين عملية التلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP) لسيراميك نيتريد الألومنيوم لتقليل أو إزالة عيوب المعالجة بشكل فعال أصبحت نقطة ساخنة وصعبة في الأبحاث الحالية.
سيراميك نيتريد الألومنيوم، كمادة متقدمة عالية الأداء، مع كفاءة التوصيل الحراري الممتازة (التوصيل الحراري يصل إلى حوالي 200-300 واط / م·ك، وهو ما يتجاوز بكثير مواد السيراميك التقليدية)، والخصائص الميكانيكية الممتازة (صلابة عالية، قوة عالية) ، ومقاومة ممتازة للتآكل، فضلاً عن العزل الكهربائي الجيد وخصائص قابلية اللحام، وقد أظهرت إمكانات كبيرة في مجال الإلكترونيات الدقيقة، وخاصة في ركيزة التبريد ومواد التعبئة والتغليف للدوائر المتكاملة واسعة النطاق (ics). الركيزة AlN لا يقلل التصميم خفيف الوزن بشكل فعال من حجم ووزن الأجهزة الإلكترونية فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من المقاومة الحرارية من خلال سطحها فائق النعومة (خشونة السطح المثالية Ra ≥ 8 نانومتر، بل وتتطلب دقة السطح RMS < 2 نانومتر بعد التلميع)، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة تبديد الحرارة للرقاقة، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين الأداء العام وموثوقية الدوائر المتكاملة.
ومع ذلك، فإن الصلابة العالية (صلابة موس حوالي 9)، والهشاشة العالية وصلابة الكسر المنخفضة نسبيًا لسيراميك نيتريد الألومنيوم تشكل تحديات كبيرة للتصنيع الدقيق، وخاصة تسطيح السطح. في عملية المعالجة، من السهل إنتاج خدوش سطحية، وشقوق صغيرة وعيوب أخرى، بالإضافة إلى صعوبة اكتشاف الضرر تحت السطح، مما سيؤثر بشكل مباشر على أداء المادة وعمر الخدمة. لذلك، أصبحت كيفية تحقيق معالجة تسطيح سطح السيراميك من نيتريد الألومنيوم بكفاءة وعالية الجودة وتقليل عيوب المعالجة مشكلة رئيسية يجب حلها في مجال علوم وهندسة المواد.
جوهر عملية التلميع الميكانيكية الكيميائية لسيراميك نيتريد الألومنيوم هو تحقيق المعالجة الدقيقة والمعالجة المسطحة لسطح المادة من خلال العمل المزدوج للتآكل الكيميائي والاحتكاك الميكانيكي. هذه العملية لا يمكنها فقط تحسين خشونة سطح المادة بشكل كبير، ولكن أيضًا ضبط حالة إجهاد سطح المادة إلى حد معين، وذلك لتحسين الأداء العام. ومع ذلك، فإن عملية CMP التقليدية غالبًا ما تكون صعبة لتحقيق التوازن بين كفاءة المعالجة وجودة السطح عند معالجة سيراميك نيتريد الألومنيوم، خاصة في منع الشقوق الصغيرة والأضرار تحت السطح.
تجدر الإشارة إلى أنه بالمقارنة مع مواد أشباه الموصلات الأكثر نضجًا مثل كربيد السيليكون، لا تزال هناك بعض الثغرات البحثية في اختيار المواد الكاشطة وأنواع وسادات التلميع وعملية تحسين سيراميك نيتريد الألومنيوم في عملية CMP. في المستقبل، من خلال الفهم المتعمق لخصائص مواد سيراميك نيتريد الألومنيوم والابتكار المستمر لتكنولوجيا CMP، من المتوقع تطوير نظام معالجة CMP أكثر كفاءة وصديق للبيئة ومناسب لنظام معالجة CMP من سيراميك نيتريد الألومنيوم، ومواصلة الترويج تطبيقها الواسع في مجال التغليف الإلكتروني عالي الأداء.
لحل مشكلة تعرض سطح نيتريد الألومنيوم بعد المعالجة للتشققات الدقيقة والأضرار تحت السطح، من الضروري البدء من جوانب عديدة:
1. تحسين تركيبة سائل التلميع: تطوير سائل تلميع ذو انتقائية أعلى، والذي يمكنه إزالة سطح المادة بشكل أكثر فعالية دون الإضرار ببنيتها الداخلية. وفي الوقت نفسه، يتم تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني والتركيز والأنواع المضافة لسائل التلميع لتقليل التآكل الكيميائي لسيراميك نيتريد الألومنيوم وتقليل خطر الشقوق الصغيرة.
2. تحسين اختيار وسادات التلميع والمواد الكاشطة: حدد وسادات تلميع ذات صلابة معتدلة ومقاومة جيدة للتآكل، بالإضافة إلى جزيئات كاشطة ذات توزيع موحد لحجم الجسيمات وشكل منتظم لتقليل تركيز الضغط الميكانيكي أثناء المعالجة وتجنب الأضرار تحت السطح.
3. التحكم الدقيق في معلمات التلميع: بما في ذلك ضغط التلميع، وسرعة الدوران، ووقت التلميع، وما إلى ذلك. يمكن أن يؤثر الإعداد المعقول لهذه المعلمات بشكل مباشر على تأثير التلميع وجودة المعالجة. ومن خلال ضبط هذه المعلمات، من الممكن تقليل عيوب السطح مع ضمان كفاءة المعالجة.
4. اعتماد تقنية الكشف والتعليقات المتقدمة: يتم تقديم نظام المراقبة والتعليقات عبر الإنترنت في عملية CMP لاكتشاف جودة السطح المُشكل في الوقت الفعلي، وضبط معلمات التلميع في الوقت المناسب وفقًا لنتائج التعليقات لتحقيق الذكاء والذكاء التحكم الدقيق في عملية المعالجة.
باختصار، يعد تحسين وتحسين عملية التلميع الميكانيكية الكيميائية لسيراميك نيتريد الألومنيوم هو المفتاح لحل الشقوق الصغيرة والأضرار تحت السطح لسطح نيتريد الألومنيوم بعد المعالجة. من خلال التطبيق الشامل للاستراتيجيات المذكورة أعلاه، يمكن تحسين جودة المعالجة وأداء تطبيق سيراميك نيتريد الألومنيوم بشكل كبير، ويمكن تعزيز التطبيق والتطوير الواسع لسيراميك نيتريد الألومنيوم في مجال تغليف الإلكترونيات الدقيقة.
