Por qué la disipación de energía aumenta las temperaturas de los chips y cómo el calor controlado respalda la fabricación

Por qué la disipación de energía aumenta las temperaturas de los chips y cómo el calor controlado respalda la fabricación
Las tres causas principales de la disipación de energía en los semiconductores son las fugas a través de dispositivos mal apagados, las corrientes de cortocircuito durante las transiciones de los transistores y la carga capacitiva durante la conmutación. Cada uno agrega energía que eventualmente se manifiesta como vibración de la red. La densidad de calor resultante aumenta a medida que el tamaño de las funciones disminuye y las frecuencias operativas aumentan, lo que limita el rendimiento máximo y disminuye la confiabilidad a largo plazo.
El problema se revierte mediante los procedimientos de fabricación, que requieren una aplicación de calor intencional y precisa. La energía necesaria en el interior de los porta-obleas, las estaciones de recocido y las matrices de moldeo se suministra mediante un calentador de cartucho. Su elemento bien envuelto y su denso aislamiento permiten cambios rápidos de temperatura y puntos de ajuste estables, y su forma cilíndrica permite la inserción en cavidades profundas.
En realidad, la potencia máxima por sí sola no es tan importante como la homogeneidad de la temperatura en toda la superficie calentada. Las variaciones locales de unos pocos grados pueden provocar una pérdida de rendimiento al cambiar el curado del adhesivo, la activación de dopantes o las tasas de desarrollo de la película. Cuando el orificio de montaje está limpio y listo, un calentador de cartucho-bien construido dispersa el calor uniformemente a lo largo de su longitud activa.
La vida útil suele estar determinada por detalles prácticos de instalación. Los puntos calientes o los ataques químicos a la funda son causados ​​por contaminantes dentro del orificio. Las terminaciones deben adaptarse al entorno eléctrico y térmico, y las salidas de los cables deben protegerse de las altas temperaturas ambientales. La experiencia ha demostrado que un ajuste mecánico deficiente o una densidad de vatios excesiva, más que la calidad intrínseca del producto, son a menudo la causa de fallas tempranas.
La humedad sigue siendo un peligro silencioso. La humedad es fácilmente absorbida por el aislamiento de óxido de magnesio; El calentamiento posterior convierte la humedad en vapor, oxidando el cable de resistencia y reduciendo la resistencia del aislamiento. Este modo de falla se elimina mediante un almacenamiento adecuado y un ciclo de secado-controlado antes de la puesta en servicio.
La masa térmica, el nivel de vacío y el rango de temperatura de las cámaras de proceso, los sistemas de prueba y las prensas de embalaje varían. Un calentador de cartucho diseñado para un conjunto de circunstancias podría funcionar mal o fallar demasiado pronto en otras. Un control de proceso más estricto y una vida útil más larga del calentador resultan de hacer coincidir el diámetro, la longitud, la potencia, el material de la funda y el tipo de terminación con los requisitos particulares de cada instrumento.