第35章 解决相变材料的量产难题 （1/2）

解决相变材料的量产难题

#### 第三十五章：解决相变材料的量产难题

论文发出去了，实验室的数据也很漂亮，但江知夏很清楚，从“实验室样品”到“工厂量产”，中间还隔着一道巨大的鸿沟——工艺兼容性。

在苏州纳米所的实验室里，李教授用的是旋涂法，把相变材料均匀地涂在芯片上。这种方法精度高，但速度慢，一片一片地做，一天也做不出几颗。

“江工，我们的旋涂机是实验室级别的，如果要量产，你得找封装厂合作。”李教授临走前提醒道，“而且，相变材料是有机物，耐高温能力差。芯片封装时的回流焊温度通常高达260，你的材料涂上去，估计还没封装就碳化了。”

这句话像一盆冷水，浇灭了江知夏心头的热火。

回到东莞华为制造部，江知夏立刻找到了老张。

“老张，我想在芯片封装环节增加一道‘相变材料涂覆’工序。”江知夏开门见山，“但是，材料耐受不了260的高温。”

老张正在喝茶，闻言放下了杯子：“江工，你是想先涂材料再回流焊？那肯定不行。除非你把工序往后挪，放在封装完成后的最后一步。”

“最后一步？”江知夏眼睛一亮，“你是说，在划片、测试之后，再做涂覆？”

“对。”老张点点头，“但是，这时候芯片已经是一颗颗独立的个体了，不再是整片晶圆。你怎么涂？难道一颗一颗地涂？那效率太低了。”

“我们可以用‘底部填充’（Underfill）的工艺思路。”江知夏迅速在脑海中构建方案，“不涂在芯片表面，而是填充在芯片和基板之间的缝隙里。但我们的相变材料是固体的，怎么填充？”

“那就做成液态的。”老张说，“像点胶一样，点在芯片边缘，利用毛细作用吸进去。”

“可是，相变材料冷却后会凝固，怎么保证它能完全填满缝隙，没有气泡？”江知夏提出了质疑，“而且，一旦凝固，它和芯片、基板的结合力够不够？会不会在热胀冷缩时脱落？”

这两个问题，直击要害。

接下来的两周，江知夏和老张的团队泡在了中试车间。

他们尝试了多种点胶路径、多种胶量、多种固化温度。

结果都不理想。

要么是有气泡，要么是结合力不足。

“看来，单纯的底部填充行不通。”江知夏看着显微镜下满是气泡的样品，眉头紧锁，“我们需要一种新的结构。”

他拿起笔，在纸上画了一个新的设计。

“我们不在芯片底部填充，我们在基板上做文章。”江知夏指着图纸，“我们在基板对应芯片的位置，预先挖一个浅坑，把相变材料做成固态的薄片，提前放进去。然后，芯片贴装的时候，直接压在薄片上。”

“预置薄片？”老张眼睛一亮，“这倒是个新思路。但是，薄片的厚度怎么控制？太厚了，芯片贴不平；太薄了，储热能力不够。”

“我们可以用‘钢网印刷’工艺。”江知夏说，“就像印刷电路板刷锡膏一样，用钢网把相变材料印刷在基板的浅坑里，厚度可以精确控制在50微米。”

“钢网印刷……”老张若有所思，“这个工艺我们产在线有，现成的设备。但是，相变材料是石蜡基的，粘性很差，怎么保证它能粘在基板上，不掉下来？”

“加粘合剂。”江知夏说，“我们在相变材料里掺入少量的环氧树脂。环氧树脂在常温下是液态，可以充当粘合剂；在高温固化后，会变成固态，把相变材料牢牢固定在基板上。”

“环氧树脂会不会影响相变材料的储热性能？”老张问。

“会有一点，但只要控制在5%以内，影响可以忽略不计。”江知夏自信地说，“我在实验室验证过。”

方案确定，立刻验证。

老张让人拿来钢网印刷机，调整参数。

“钢网厚度50微米，刮刀压力3kg，印刷速度50mm/s。”

随着机器启动，相变材料被均匀地印刷在基板的浅坑里。

“看起来不错。”老张拿起基板，在显微镜下观察，“厚度均匀，没有溢出。”

接下来，是芯片贴装。

机械臂吸起芯片，精准地对准基板上的相变材料薄片。