Serbuk mikro silika ialah bahan bukan logam bukan organik berprestasi tinggi. Ia diperoleh terutamanya daripada kuarza semula jadi atau bercantum melalui proses yang tepat seperti penghancuran, pengisaran, pengasingan magnet, pengapungan dan pencucian asid. Ia mempunyai saiz zarah halus, kestabilan kimia, sifat dielektrik yang sangat baik, luas permukaan yang besar, dan kekonduksian terma yang tinggi. Ia memainkan peranan penting dalam industri seperti elektronik, bahan kimia, farmaseutikal, seramik dan tuangan ketepatan. Baru-baru ini, serbuk mikro silika telah menjadi sangat diperlukan dalam bidang lanjutan seperti aeroangkasa dan pembungkusan litar bersepadu.
Memecah Stereotaip
Serbuk mikro silika ialah bahan tambahan industri biasa, digunakan untuk penebalan, pengukuhan, atau rintangan haus dalam salutan dan pengisi.
Dihasilkan dengan mengisar dan menulenkan kuarza semula jadi atau bercantum, saiz zarahnya adalah kecil, biasanya diukur dalam mikrometer (μm) atau malah nanometer (nm).
Walau bagaimanapun, bahan inilah yang telah mengalami perubahan yang luar biasa daripada peranan sokongan kepada asas dalam industri maklumat elektronik, terutamanya dalam bidang pembungkusan cip. Pembungkusan cip ialah langkah kritikal yang melindungi teras cip yang rapuh dan mewujudkan sambungan elektrik dengan dunia luar. Teras bahan pembungkusan ialah komposit yang dikenali sebagai "Epoxy Molding Compound" (EMC). Ia merupakan bahan pengisi utama dalam komposit ini, menyumbang 80% hingga 90% yang besar kandungannya. Pada dasarnya, selongsong cip hitam yang kita lihat terutamanya diperbuat daripada serbuk mikro silika.
Tiga Fungsi Teras
Ejen Penyejuk: Menentukan Suhu Cip
Dengan GPU NVIDIA, dari H100 hingga B200, mengguna pakai teknologi pembungkusan CoWoS. Ia menyepadukan berbilang cip secara padat dalam satu pakej—prestasi sistem dan kecekapan tenaga dipertingkatkan dengan ketara. Apabila kuasa GPU meningkat, menyepadukan banyak cip pada interposer silikon menghasilkan permintaan penyejukan yang sangat tinggi. Jika haba tidak dapat dilesapkan dengan segera, ia membawa kepada kemerosotan prestasi (pendikitan haba) atau bahkan kegagalan cip. Resin epoksi tulen mempunyai kekonduksian terma yang sangat lemah, sama seperti selimut hangat. Mengisinya dengan serbuk mikro silika ketulenan tinggi mencipta laluan yang cekap untuk pengaliran haba, memindahkan haba yang dihasilkan dengan pantas oleh teras cip ke cangkerang luar untuk dilesap, memastikan cip beroperasi dengan cekap dalam julat suhu yang selamat.
Penstabil: Mengatasi Pengembangan Terma dan Tekanan Pengecutan
Cip terdiri daripada pelbagai bahan (silikon, logam, plastik), setiap satunya dengan Pekali Pengembangan Terma (CTE) yang berbeza. Semasa kitaran kuasa dan turun naik suhu, pengembangan dan pengecutan pembezaan bahan ini menjana tekanan dalaman yang ketara, yang mampu memecahkan litar logam dalaman cip, yang beratus kali lebih nipis daripada rambut manusia. Penggunaan serbuk mikro silika sebagai pengisi dalam EMC menawarkan kelebihan yang berbeza. Ketulenan yang tinggi dan radioaktiviti yang rendah berkesan mengurangkan pekali pengembangan linear dan pengecutan sebatian semasa pengawetan, sambil meningkatkan kekuatan mekanikal dan sifat penebat. Menggabungkan serbuk mikro silika dengan ketara merendahkan CTE keseluruhan EMC, menjadikannya lebih serasi dengan cetakan silikon, rangka plumbum, dsb. Ia bertindak seperti "penampan," dengan berkesan menyerap dan menyebarkan tekanan, dengan itu memastikan integriti struktur dan kebolehpercayaan jangka panjang cip dalam keadaan yang teruk.
Memperkukuh Rangka: Meningkatkan Kekuatan Mekanikal Pembungkusan
Resin epoksi yang tidak diisi agak lembut dan terdedah kepada ubah bentuk. Ia berfungsi sebagai pengisi berfungsi utama dalam EMC, menyumbang lebih 90% daripada semua pengisi. Penggunaannya meningkatkan kekerasan, kekuatan dan modulus badan pembungkus dengan ketara, membolehkannya menahan kejutan fizikal luaran, getaran dan tekanan—seperti sut "perisai" kukuh yang melindungi cip dalaman.
Tidak Semua serbuk mikro Silika adalah sama
Walau bagaimanapun, tidak semua serbuk mikro silika layak sebagai nadi cip. Serbuk mikro silika gred industri biasa mengandungi kekotoran logam yang ketara yang boleh menjejaskan prestasi elektrik cip dengan teruk. Ia digunakan untuk pembungkusan cip mesti memenuhi piawaian yang sangat tinggi:
Ketulenan Ultra Tinggi: Kandungan kekotoran logam mesti dikawal pada tahap ppm (bahagian per juta) atau bahkan ppb (bahagian per bilion).
Taburan Saiz Zarah Tepat: Serbuk mikro silika sfera dengan taburan saiz zarah seragam diperlukan untuk mencapai ketumpatan pembungkusan tertinggi dan kebolehliliran optimum.
Sphericity Sempurna: Berbanding dengan serbuk sudut, serbuk mikro silika sfera mempamerkan tekanan yang lebih rendah, kebolehliran yang lebih baik dan ketumpatan pembungkusan yang lebih tinggi. Ia menjadikannya pilihan yang diperlukan untuk pembungkusan cip mewah.
Ringkasan
Apabila cip maju ke arah 5nm, 3nm, dan juga nod yang lebih kecil, penggunaan kuasa dan ketumpatan haba meningkat secara mendadak, meletakkan permintaan yang hampir ketat pada keupayaan pengurusan haba bahan pembungkusan. Syarikat seperti NVIDIA dan Intel sudah pun melabur dalam R&D untuk bahan penyejukan cip generasi akan datang. Pada masa yang sama, peningkatan teknologi pembungkusan termaju seperti pembungkusan 2.5D/3D dan Chiplet memerlukan bahan pembungkusan dengan pemalar dielektrik yang lebih rendah, kehilangan yang berkurangan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.
Ini memacu kemajuan berterusan dalam teknologi serbuk mikro silika. Serbuk mikro silika sfera sintetik ketulenan lebih tinggi, teknik pengubahsuaian permukaan yang difungsikan, dan pengisi kehilangan rendah yang disesuaikan untuk jalur frekuensi tertentu akan menjadi titik fokus R&D untuk generasi seterusnya "darah hidup cip". Ia bukan lagi sekadar pengisi pasif tetapi bahan berfungsi utama yang mengambil bahagian secara aktif dan menentukan siling prestasi cip.
Bedak Epik
Rahsia untuk membuat sfera kecil serbuk silika yang sempurna itu bukan tentang mengisarnya. Ini tentang mencairkan mereka. Mesin khas yang dipanggil relau spheroidisasi menggunakan nyalaan yang sangat panas untuk mencairkan zarah yang berdebu dan bergerigi. Apabila ia cair, ketegangan permukaan semula jadi menarik setiap satunya menjadi bola bulat yang sempurna, sama seperti titisan air.
Selepas sfera dibuat, langkah paling penting seterusnya ialah menyusunnya mengikut saiz. Ini dilakukan oleh pengelas udara. Fikirkan ia sebagai penapis yang sangat tepat yang memastikan semua bebola kecil mempunyai saiz yang hampir sama. Ini adalah kritikal kerana bola bersaiz seragam dibungkus rapat. Ia menjadikan bahan pembungkusan cip akhir lebih baik dalam mengalirkan haba dan lebih kuat secara keseluruhan. Serbuk Epik pengelas udara melakukan penalaan halus, memastikan produk akhir cukup tulen untuk membuat cip.
