การต่ออุปกรณ์กึ่งตัวนำไปยัง PCB

ฉันกำลังพยายามที่จะเชื่อมโยงสารกึ่งตัวนำตัวอย่างพื้นที่ (Si และ Ge) ~ 1-2cm ^ 2 ไปยังแผงวงจรพิมพ์ไฟเบอร์กลาส (PCB) เราใช้ระบบอีพ็อกซี่มารีนระบบตะวันตกสำหรับสิ่งอื่น ๆ 105 เรซิ่น 209 ตัวชุบแข็ง (แก้ระยะเวลานาน) นั่นคือสิ่งที่ฉันใช้ (ผสมที่อัตราส่วนมาตรฐาน)

ฉันต้องการความหนาแบบควบคุมสำหรับการแยกไฟฟ้า ดังนั้นฉันจึงลองเพิ่มตัวเติมลงในอีพอกซี ลูกปัดแก้ว (ความหนา 9.8 มิล .. IMO หนา ๆ ประปรายบนพื้นผิว) อลูมินาออกไซด์ 240 เม็ด (ประมาณ 1 ส่วน Al2O3 ถึง 2 ส่วนของ epoxy โดยน้ำหนัก) ตัวอย่างทั้งหมด (แต่หนึ่ง Ge) มาจากชิ้นส่วนเก่าของ Si wafer ตัวอย่างและ pcb ถูกทำความสะอาดในอะซิโตนและขัดด้วย applicator ปลายฝ้าย อีพ็อกซี่ผสม นำไปใช้และตัวอย่างผลักเข้าไปในสถานที่

และอนุญาตให้รักษาเป็นเวลา 24 ชั่วโมง

พวกมันอยู่ที่ไหนแล้วจุ่มลงในไนโตรเจนเหลว (LN2) หลังจากผ่านไปสักสองสามครั้งก็อุ่นในอากาศในห้องตัวอย่างที่ติดกาวด้วย Al2O3 ฟิลเลอร์ก็ตกลงไป

หลังจากจุ่มมากขึ้นตัวอย่างที่เก็บไว้ด้วยอีพ็อกซี่ดิบและลูกปัดหลุดออกมา การทรมานอีกสองสามครั้งซึ่งรวมถึงการทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยปืนความร้อน และฉันจะสูญเสียทุกอย่างยกเว้นตัวอย่างจีอี

ในฐานะที่เป็นการละเมิดครั้งสุดท้ายตัวอย่าง Ge ถูกนำมาจาก LN2 และวางลงในถ้วยน้ำอุ่นหลายครั้ง มันยังคงติดอยู่

พันธะทั้งหมดล้มเหลวที่อินเตอร์เฟส Si และอีพอกซียังคงติดอยู่กับ PCB (ยกเว้นสำหรับลูกปัดแก้วซึ่งล้มเหลวทุกที่)

แล้วมีอะไรผิดปกติ?

ความคิดแรกของฉันเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) นี่คือลิงค์ไปสู่ค่าบางค่า Si ต่ำมาก
pcb อยู่ที่ ~ 12-14 ppm

ฉันคิดถึงการทำความสะอาด ตัวอย่าง Si เก่าอาจมีจาระบีมือทุกประเภท

ความแตกต่างสุดท้ายคือตัวอย่าง Si นั้นถูกขัดเงาทั้งสองด้านในขณะที่ Ge อยู่ด้านบนสุดเท่านั้น ... ด้านล่างขรุขระ

ว้าวนั่นเป็นคำถามที่ยาวนาน (ขอโทษ)
ฉันสร้างกลุ่มตัวอย่างใหม่วันนี้เพื่อลองและตอบคำถามเหล่านั้น พวกเขาจะรักษาในช่วงสุดสัปดาห์

ฉันยังสงสัยว่าฉันต้องการอีพ็อกซี่อื่นหรือไม่? เวสต์ 105 ยังคงค่อนข้างยืดหยุ่น
ฉันไม่รู้ว่าเป็นสิ่งที่ดีหรือไม่ดี

บางสิ่งหวังว่ามีประโยชน์:

1. การหดตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันเป็นศัตรูของคุณอย่างแน่นอน สำหรับวัสดุวิศวกรรมส่วนใหญ่การหดตัวทางความร้อนส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่าง 300 และ 77 K ซึ่งเป็นอุณหภูมิสองอุณหภูมิที่คุณใช้งาน PCB ของคุณเกือบจะหดตัวลงมากกว่าสิ่งที่แนบมาและแตกอีพ็อกซี่ของคุณ (อีพอกซีเรซินปกติมีชื่อเสียงในการแตกในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ)

2. ฉันทำงานกับไครโอนิคส์สำหรับ 9-5 ของฉันและเราใช้ "GE varnish" สำหรับทุกสิ่ง เรียกอีกอย่างว่า IM7031 วานิช ด้วยส่วนผสมของเอธานอล / โทลูอีนและสามารถอบแห้ง มีแนวโน้มที่จะไม่แตกในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ มันจะเก็บไว้ได้ดีโดยไม่ต้องรักษาเช่นกัน

3. อีกทางเลือกที่ถาวรกว่าคือ Stycast ซึ่งมีรสชาติที่แตกต่างกันสำหรับคุณสมบัติทางความร้อนที่แตกต่างกัน หากคุณต้องการตัวเลือกถาวรน้อยกว่า Apiezon N หรือ H จาระบีทำงานได้ดี จาระบี H หนากว่า (อาจจำเป็นถ้าคุณมีตัวอย่างขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนัก ~ 1 กรัมมากกว่า ~ 10 มก.) ทั้งสองผ่านการเปลี่ยนแปลงของกระจกที่อุณหภูมิต่ำและยึดมั่นในขณะที่ให้แยกไฟฟ้าและสัมผัสความร้อน

4. หากคุณมีความกังวลเกี่ยวกับการสัมผัสทางไฟฟ้าเป็นระยะ ๆ กระดาษบุหรี่สามารถเปียกโดย "goos" ทั้งหมดที่ฉันกล่าวถึงและจะทำให้แน่ใจว่าไม่มีการติดต่อโดยไม่ตั้งใจ ใส่เลเยอร์ระหว่างตัวอย่างสองตัวอย่าง

5. การอ้างอิงวัตถุประสงค์ทั่วไปที่ดีเกี่ยวกับเทคนิคการแช่แข็งคือหนังสือของ Jack Ekin วิธีการทดลองสำหรับการวัดอุณหภูมิต่ำ

ฉันคิดว่าฉันน่าจะลองใช้ MasterBond EP21TCHT-1 ในสิ่งที่คุณมองหามันมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการยึดติดที่ยากต่อวัสดุและยังดีเยี่ยมที่อุณหภูมิแช่แข็งตั้งแต่ลบ 450 องศา F (4 องศา K) จนถึง + 400 องศาฟาเรนไฮน์พื้นผิวจะต้องปราศจากจุดด่างดำ แต่ต้องปราศจากไขมันและหยาบเล็กน้อยสำหรับการยึดเกาะที่ดีที่สุด

ฉันยอมรับว่าคุณกำลังมองหาอีพ็อกซี่ที่มีความยืดหยุ่นค่อนข้างคงที่โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากอัตราการขยายตัวทางความร้อนของอีพ็อกซี่และพื้นผิวแตกต่างกัน

หากคุณยังไม่ได้ดำเนินการฉันขอแนะนำให้ค้นหาคำว่า "underfill" epoxy มีผลิตภัณฑ์ล็อคไทท์และมาสเตอร์วันสองสามใบที่เหมาะกับใบเรียกเก็บเงิน โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะไหลได้ดีมากในระหว่างการใช้งานมีความมั่นคงของโครงสร้างที่ดี (ไม่ขยาย / หดตัว) ทนการบัดกรีได้อีกครั้ง (~ 250C) และคงความยืดหยุ่นเมื่อบ่ม คุณสมบัติอุณหภูมิที่คุณกำลังมองหาอาจตอบสนองได้ยากขึ้น