I circuiti integrati sono i cervelli di quasi tutti i dispositivi moderni, dal cellulare al computer portatile alla stazione spaziale. Un circuito integrato, la dimensione di un francobollo, può contenere più di 1 miliardo di transistor. Questa estrema miniaturizzazione esige uniformità della temperatura attraverso i wafer di silicio su cui sono costruiti i circuiti. Conducibilità termica (rappresentato come "k") è una misura di quanto prontamente un materiale conduce il calore. È un parametro critico nella determinazione e nella progettazione per uniformità di temperatura.

Fatti

Conducibilità termica è una delle molte proprietà termiche del materiale silicio. Altre strutture includono il calore specifico (0,70 joule per grammo grado Kelvin) che aiuta a determina la potenza necessaria per alzare la temperatura del wafer, boiling point (2.628 gradi Kelvin), punto di fusione (1.683 K), temperatura critica (5.159 K), dilatazione termica lineare di diffusività termica (. 9 cm2 al secondo), o coefficiente di dilatazione termica (2,6 • 10-6 C-1), temperatura di Debye (640 K) e altri.

Valori

Cambiamenti di conduttività termica di sbalzi di temperatura. "È necessario mantenere la temperatura di esercizio richiesta in mente quando si utilizza la conducibilità termica per determinare la distribuzione della temperatura attraverso la cialda," avverte Michael Klebig, un assistente tecnico di vendite Silicon Valley specializzata nell'applicazione di calore nella lavorazione dei semiconduttori wafer. "I mezzi di conducibilità termica sbagliato è non ottenere l'uniformità di temperatura è necessario e le prestazioni di dispositivi volontà essere compromessa. Se è già abbastanza grave, non sarà in grado di continuare con il passaggio successivo del semiconduttore sequenza di elaborazione. La cialda sarà inutile".

Impurità

Ci sono due tipi di impurità nel processo di fabbricazione il chip di silicio. In primo luogo, le impurità sono inerenti il Lingotto di silicio originale. Il secondo tipo di impurità è noto come drogante, un'impurità deliberatamente introdotta nel processo di fabbricazione per modificare le proprietà elettriche del silicio in aree specifiche, esposti su un wafer. Aumenta il livello di impurità, conducibilità termica diminuisce. "Progettare per uniformità di temperatura, è necessario apportare modifiche in risposta al valore conducibilità inferiore di silicio drogato," dice Klebig. "Silicio drogato sopra 100 gradi Kelvin ha impatto trascurabile sulla conducibilità termica".

Esperto Insight

Determinante l'uniformità della temperatura mediante uso di conducibilità termica e altre proprietà termiche è un compito estremamente complesso. "Di conseguenza", dice Klebig, "si dovrebbero utilizzare metodi migliori conosciuti durante la progettazione per uniformità di temperatura, quali la modellistica del calcolatore 3D termica agli elementi finiti per analisi (FEA). Grandi organizzazioni di ingegneria in genere hanno i propri gruppi di modellazione di FEA. Se non avete accesso a una risorsa all'interno dell'azienda, contattare una società di ingegneria di FEA."

Avviso

Essere consapevoli del fatto che la proprietà dei materiali conducibilità termica sono diversi per silicio in forma liquida. Silicone liquido ha tre volte la conduttività termica del silicone solido.