"טכנולוגיה מתפתח כל הזמן. המגזר התעשייתי עוקב אחר ההתפתחות, והחברה מתמקדת ביישומים הנחוצים ביותר בשוק ומשנה את מיקוד הייצור שלהם בהתאם לצרכי הצרכנים. AMX המציאה סוג חדש של כלי סינטר Micro-Punch עבור מכבש הסינטר שלה, שיכול ללחוץ באופן עצמאי כל רכיב על המצע, השבב, השבב בלחץ מסוים (תרמיסטור, IGBT, MOSFET).
"
הטכנולוגיה מתפתחת כל הזמן. המגזר התעשייתי עוקב אחר ההתפתחות, והחברה מתמקדת ביישומים הנחוצים ביותר בשוק ומשנה את מיקוד הייצור שלהם בהתאם לצרכי הצרכנים. AMX המציאה סוג חדש של כלי סינטר Micro-Punch עבור מכבש הסינטר שלה, שיכול ללחוץ באופן עצמאי כל רכיב על המצע, השבב, השבב בלחץ ספציפי (תרמיסטור, IGBT, MOSFET). לפי AMX, הכלי Micro-Punch מבטיח לחץ אחיד ומבטל את הבעיות הבאות בעלות ערך גבוה: שבירת עובש, הטיה, דלמינציה וחללים. לכלי Micro-Punch אין הגבלות על מספר או מיקום השבבים; הוא יכול להתאים לכל גודל או תצורה של DBC, ויכול ללחוץ באופן עצמאי על התבניות הדקות והקטנות ביותר, גם אם הן קרובות מאוד זו לזו.
סינטר לחץ
סינטר לחץ כסף (Ag)/נחושת (Cu) (ראה איור 1) הוא תהליך טיפול בחום המיושם על חומרי אבקה (כלומר ננו-חלקיקים) כדי לספק חוזק, שלמות ומוליכות גבוהים יותר. לפי AMX, sintering נחשבת כיום לטכנולוגיה האמינה ביותר לחיבור רכיבים אלקטרוניים. משחת כסף סינטרה היא כיום החומר הנפוץ ביותר. נקודת ההיתוך היא בערך 960˚C, והמוליכות התרמית של משחת סינטרת כסף היא בין 130 ל-250 W/(m·K). משחת סינטר כסף בעלת הידבקות גבוהה לשרף אפוקסי, יכולה לשמור על רכיבים במצב קבוע לניהול מצוין, ובדרך כלל יכולה להגדיל את התפוקה הכוללת של התהליך. הדור הבא דורש סינטר נחושת, במיוחד כדי להשיג חיסכון משמעותי בעלויות. בהשוואה לשיטות הדבקה אחרות,
• יש לו את המוליכות התרמית הטובה ביותר (》150 W/(m⋅K)).
• יש לו את המוליכות הטובה ביותר.
• הוא מספק את התוצאות הטובות ביותר במבחני עמידות, אפילו פי 100 טובים יותר מחיבורים מולחמים.
• הוא מציג טמפרטורת התכה מחדש גבוהה יותר (>400˚C).
לפי AMX, טכנולוגיית סינטר הלחץ המוגנת בפטנט מאפשרת:
• סינון סיליקון וסיליקון קרביד על DBC/AMC ומצעים מצופים אלקטרוניקה אחרים או נחושת חשופה
• מסגרת/דיסקרטית
• תבניות משובצות, קליפסים, אטמים וכו'.
• אינטראקציה של חומרים, משטחים ותהליכים שונים
יישומים חדשים כוללים חיבור רב-שכבתי, מודולים משולבים, חיבורי רכיבים, חלוקת חשמל, המרת UPS ואחסון, עמדות טעינה, ממירים, מנועי סרוו, מכ"מים וחיישנים.
איור 1: תרשים סכמטי של סינטר לחץ
שיטה חדשה: Micro-Punch
במהלך תהליך המחקר, החברה השיגה פטנט חדשנות, אשר השיג את התוצאות הטובות ביותר מתהליך הסינטרינג, כפי שמוצג באיור 2. זוהי מערכת Micro-Punch, השונה לחלוטין מהמערכת המסורתית ובעלת שיפור משמעותי לעומת המערכת הקודמת. המערכת הראשונה מורכבת מלחיצה אחת, המפעילה את אותו כוח על כל הרכיבים. כל הבדל בעובי של הרכיבים השונים יגרום בהכרח לבעיות. במילים אחרות, אם שכבת הבצק מעט יותר עבה בנקודה מסוימת, כל כוח הלחיצה מופעל במדויק באותה נקודה, ובכך מגבירים את הלחץ באופן לא פרופורציונלי ומגדילים את הסיכון להיסדקות החומר.
החברה הציגה חידוש גדול עם מערכת Micro-Punch: כעת היא משתמשת במכבש ייעודי כדי להפעיל לחץ באופן עצמאי בכל נקודה. כתוצאה מכך, הבעיה הקודמת בוטלה. אלסיו גרצ'י, מנהל מכירות של AMX, אמר: "פטנטים של AMX חוללו מהפכה באזור הייצור הזה. התחרות פיתחה כמה פתרונות ביניים ואלטרנטיביים, בדרך כלל קיבוץ מספר לחיצות לתת-קבוצות, אך מערכת ה-MicroPunch הצליחה היטב מבחינת יכולת החזרה. במיוחד ביישומי אריזה מתקדמות, אם כי עלות הבעלות וזמן העיבוד זהים".
איור 2: אחת משיטות הפטנט של AMX (מימין) והשיטה הקלאסית (משמאל)
איור 3: התפתחות טכנולוגיית סינטר AG
התאמה אישית מקסימלית
לפי AMX, ניתן להתאים את מערכת ה-Micro-Punch בהתאם לצרכי הלקוח. למעשה, לרבים מהם אכפת יותר מהדיוק והאמינות של הפתרון ולא מהעלות שלו. ביטול הנזק החומרי הוא הדרישה העיקרית. דרישה זו היא הברורה ביותר כאשר סוגים שונים של רכיבים אלקטרוניים (כגון שילוב של דיודות, מוספים ותרמיסטורים) מעורבים בתהליך. באמצעות Micro-Punch, כל רגל לחיצה מוקדשת לנקודה (ראה איור 4), והמערכת כולה יכולה ללחוץ באופן עצמאי על התרמיסטור וה-IGBT.
בנוסף, לפי AMX, Micro-Punch יכול להפעיל לחצים שונים ועצמאיים על רכיבים אלקטרוניים שונים. באופן זה, אם הלקוח חושב שהרכיב שביר יותר ואינו מגיב טוב ללחץ גבוה, הוא יכול להפחית מעט את הלחץ. לכן בשלב התכנון ובהתאם למפרט הלקוח ניתן לבחור בין לחצים שונים ורכיבים מיושמים. לכן, מכונת הייצור הסופית מותאמת אישית לצורכי משתמש הקצה. לדוגמה, ניתן להגדיר את יחס הלחץ בין בוכנות שונות ולציין פרמטר המציין שהלחץ של בוכנה אחת חייב להיות כפול מזה של הבוכנה השנייה.
"ברור, שהלקוח יכול לשנות את הפרמטרים שנבחרו בתחילה בכל פעם שהלולאה משתנה, [הם] יכולים לשנות את הקשר בין הלחצים המופעלים מעת לעת," אמרה גרייסי. הוא המשיך, "מערכת ה-Micro-Punch יכולה להתמודד עם אלמנטים הקרובים מאוד זה לזה, מכיוון שבתיאוריה רכיבים אלה יכולים להיות בעלי אפס GAP והם יכולים לנוע בחופשיות תוך כדי מגע זה עם זה. כיום נעשה שימוש בסינטרינג ב סמיקונדקטור יישומים, כגון SiC."
איור 4: אגרוף בודד מאפשר לך להפעיל לחץ בנפרד.
סינטרה בתעשיית הרכב
בשנים האחרונות הכל מרותך לרכב. AMX מיישמת גם שיטות סינטר לחץ בתחום הרכב, במיוחד עבור מודולי הספק גבוה במיוחד. כיום השוק דורש מזעור גדול יותר והספק גבוה, ועיקר פעילות החברה תתמקד ביישומים כאלה. יש גם יישומים של תחבורה ציבורית עם רכבות, אבל ברור שאין להם בעיות שטח. למעשה, מזעור כרוך בעיקר בתחום הרכב. יישומים אחרים של מודולי כוח כוללים גם מרכזי נתונים, ספקי כוח אל פסק ושנאי כוח גדולים.
סינטר לחץ: קבוצה של פרמטרים חשובים
ההבדל בין הליכי סינטר שונים אינו נקבע כל כך על ידי סוג החלקים שיש לסנטר, אלא הוא נקבע על ידי הבחירה והשימוש בתרחיץ. לקוחות יכולים לבחור את ההדבקה ואת זרימת העבודה. ברור שכמה פרמטרים ראשוניים נבחרים אפריורית, פחות או יותר סטנדרטיים. תהליך הסינטרינג דורש טמפרטורה של כ-250˚C, לחץ של 15 עד 25 MPa וזמן של כשלוש דקות. זוהי נקודת המוצא לתיאור התהליך כולו.
בהתבסס על התוצאות הראשוניות, ניתן להתאים כמה פרמטרים כדי לקבל את התוצאות הטובות ביותר. בדרך כלל, לקוחות בודקים את השפעת הכוח או החום, מתבוננים כיצד רכיבים מגיבים לסוגים שונים של עייפות ומנתחים חלקים בודדים במיקרוסקופ. בדרך כלל, פרמטרים אלה נקבעים על ידי יצרן משחת ההלחמה ומכוונים אחד אחד במהלך הבדיקה. לבסוף, סינטר לחץ הוא תהליך המאפשר איטום בטמפרטורה גבוהה, באמינות גבוהה ובחזרה מושלמת, ונחשב כיום לפתרון הטוב ביותר. יש להעריך פרמטרים אחרים, כגון טמפרטורה ומקדם התפשטות תרמית.
מערכת משוב כפולה
AMX מספקת אפשרות "משוב כפול". זוהי תכונה למניעת שגיאות בעת הפעלת לחץ על הרכיבים. לשלוט בלחץ המופעל בשני היבטים:
• בעיתונות
• בנקודה מסוימת שבה הכוח מופעל
בדיקה כפולה באמצעות כוח חיישן מעריך אם הכוח המופעל על המכבש תואם את הכוח שמקבל הרכיב. לאחר הבנת כל אזור הסינטרינג, ניתן לחשב את הלחץ המופעל מלמעלה ואת הכוח התיאורטי המגביל את כוח התגובה, ולהשוות אותו עם תפוקת החיישן (ראה איור 5). למעשה, המפעיל עלול להסיר את רגל הלחיצה לניקוי, ולאחר מכן לשכוח להחליף אותה. במקרה זה, הלחץ המתוכנת יהיה שונה מהלחץ המופעל על הרכיב בפועל, וכתוצאה מכך חוסר איזון משמעותי בכוח. במילים אחרות, כאשר רגל הלחיצה אינה מפעילה את הכוח הצפוי, המערכת תזהה ותודיע למפעיל. מספר חיישנים משמשים גם לריכוז החמצן והטמפרטורה, למרות שלכאורה הם מיותרים, הם משמשים מטעמי בטיחות (לדוגמה, החיישן עלול לתפקד). כל המידע הזה נאסף כדי לקבל סקירה מלאה של התהליך כולו.
איור 5: בסינטרינג בלחץ, כל מכבש נשלט ובלתי תלוי לחלוטין במכבשים אחרים.
הטכנולוגיה מתפתחת כל הזמן. המגזר התעשייתי עוקב אחר ההתפתחות, והחברה מתמקדת ביישומים הנחוצים ביותר בשוק ומשנה את מיקוד הייצור שלהם בהתאם לצרכי הצרכנים. AMX המציאה סוג חדש של כלי סינטר Micro-Punch עבור מכבש הסינטר שלה, שיכול ללחוץ באופן עצמאי כל רכיב על המצע, השבב, השבב בלחץ מסוים (תרמיסטור, IGBT, MOSFET). לפי AMX, כלי ה-Micro-Punch מבטיח לחץ אחיד ומבטל את הבעיות הבאות בעלות ערך גבוה: שבירת עובש, הטיה, דלמינציה וחללים. לכלי Micro-Punch אין הגבלות על מספר או מיקום השבבים; הוא יכול להתאים לכל גודל או תצורה של DBC, ויכול ללחוץ באופן עצמאי על התבניות הדקות והקטנות ביותר, גם אם הן קרובות מאוד זו לזו.
סינטר לחץ
סינטר לחץ כסף (Ag)/נחושת (Cu) (ראה איור 1) הוא תהליך טיפול בחום המיושם על חומרי אבקה (כלומר ננו-חלקיקים) כדי לספק חוזק, שלמות ומוליכות גבוהים יותר. לפי AMX, sintering נחשבת כיום לטכנולוגיה האמינה ביותר לחיבור רכיבים אלקטרוניים. משחת סינטר כסף היא כיום החומר הנפוץ ביותר. נקודת ההיתוך היא בערך 960˚C, והמוליכות התרמית של משחת סינטרת כסף היא בין 130 ל-250 W/(m·K). למשחת סינטר כסף יש הידבקות גבוהה לשרף אפוקסי, יכולה לשמור על רכיבים במצב קבוע לניהול מעולה, ובדרך כלל יכולה להגדיל את התפוקה הכוללת של התהליך. הדור הבא דורש סינטר נחושת, במיוחד כדי להשיג חיסכון משמעותי בעלויות. בהשוואה לשיטות הדבקה אחרות,
• יש לו את המוליכות התרמית הטובה ביותר (》150 W/(m⋅K)).
• יש לו את המוליכות הטובה ביותר.
• הוא מספק את התוצאות הטובות ביותר במבחני עמידות, אפילו פי 100 טובים יותר מחיבורים מולחמים.
• הוא מציג טמפרטורת התכה מחדש גבוהה יותר (>400˚C).
לפי AMX, טכנולוגיית סינטר הלחץ המוגנת בפטנט מאפשרת:
• סינון סיליקון וסיליקון קרביד על DBC/AMC ומצעים מצופים אלקטרוניקה אחרים או נחושת חשופה
• מסגרת/דיסקרטית
• תבניות משובצות, קליפסים, אטמים וכו'.
• אינטראקציה של חומרים, משטחים ותהליכים שונים
יישומים חדשים כוללים חיבור רב-שכבתי, מודולים משולבים, חיבורי רכיבים, חלוקת חשמל, המרת UPS ואחסון, עמדות טעינה, ממירים, מנועי סרוו, מכ"מים וחיישנים.
איור 1: תרשים סכמטי של סינטר לחץ
שיטה חדשה: Micro-Punch
במהלך תהליך המחקר, החברה השיגה פטנט חדשנות, אשר השיג את התוצאות הטובות ביותר מתהליך הסינטרינג, כפי שמוצג באיור 2. זוהי מערכת Micro-Punch, השונה לחלוטין מהמערכת המסורתית ובעלת שיפור משמעותי לעומת המערכת הקודמת. המערכת הראשונה מורכבת מלחיצה אחת, המפעילה את אותו כוח על כל הרכיבים. כל הבדל בעובי של הרכיבים השונים יגרום בהכרח לבעיות. במילים אחרות, אם שכבת הבצק מעט יותר עבה בנקודה מסוימת, כל כוח הלחיצה מופעל במדויק באותה נקודה, ובכך מגבירים את הלחץ באופן לא פרופורציונלי ומגדילים את הסיכון להיסדקות החומר.
החברה הציגה חידוש גדול עם מערכת Micro-Punch: כעת היא משתמשת במכבש ייעודי כדי להפעיל לחץ באופן עצמאי בכל נקודה. כתוצאה מכך, הבעיה הקודמת בוטלה. אלסיו גרצ'י, מנהל מכירות של AMX, אמר: "פטנטים של AMX חוללו מהפכה באזור הייצור הזה. התחרות פיתחה כמה פתרונות ביניים ואלטרנטיביים, בדרך כלל קיבוץ מספר לחיצות לתת-קבוצות, אך מערכת ה-MicroPunch הצליחה היטב מבחינת יכולת החזרה. במיוחד ביישומי אריזה מתקדמות, אם כי עלות הבעלות וזמן העיבוד זהים".
איור 2: אחת משיטות הפטנט של AMX (מימין) והשיטה הקלאסית (משמאל)
איור 3: התפתחות טכנולוגיית סינטר AG
התאמה אישית מקסימלית
לפי AMX, ניתן להתאים את מערכת ה-Micro-Punch בהתאם לצרכי הלקוח. למעשה, לרבים מהם אכפת יותר מהדיוק והאמינות של הפתרון מאשר עלותו. ביטול הנזק החומרי הוא הדרישה העיקרית. דרישה זו ברורה ביותר כאשר סוגים שונים של רכיבים אלקטרוניים (כגון שילוב של דיודות, MOSFETs ותרמיסטורים) מעורבים בתהליך. באמצעות Micro-Punch, כל רגל לחיצה מוקדשת לנקודה (ראה איור 4), והמערכת כולה יכולה ללחוץ באופן עצמאי על התרמיסטור וה-IGBT.
בנוסף, לפי AMX, Micro-Punch יכול להפעיל לחצים שונים ועצמאיים על רכיבים אלקטרוניים שונים. באופן זה, אם הלקוח חושב שהרכיב שביר יותר ואינו מגיב טוב ללחץ גבוה, הוא יכול להפחית מעט את הלחץ. לכן בשלב התכנון ובהתאם למפרט הלקוח ניתן לבחור בין לחצים שונים ורכיבים מיושמים. לכן, מכונת הייצור הסופית מותאמת אישית לצורכי משתמש הקצה. לדוגמה, ניתן להגדיר את יחס הלחץ בין בוכנות שונות ולציין פרמטר המציין שהלחץ של בוכנה אחת חייב להיות כפול מזה של הבוכנה השנייה.
"ברור, שהלקוח יכול לשנות את הפרמטרים שנבחרו בתחילה בכל פעם שהלולאה משתנה, [הם] יכולים לשנות את הקשר בין הלחצים המופעלים מעת לעת," אמרה גרייסי. הוא המשיך, "מערכת ה-Micro-Punch יכולה להתמודד עם אלמנטים הקרובים מאוד זה לזה, מכיוון שבתיאוריה רכיבים אלה יכולים להיות בעלי אפס GAP והם יכולים לנוע בחופשיות תוך כדי מגע זה עם זה. כיום נעשה שימוש בסינטרינג ב סמיקונדקטור יישומים, כגון SiC."
איור 4: אגרוף בודד מאפשר לך להפעיל לחץ בנפרד.
סינטרה בתעשיית הרכב
בשנים האחרונות הכל מרותך לרכב. AMX מיישמת גם שיטות סינטר לחץ בתחום הרכב, במיוחד עבור מודולי הספק גבוה במיוחד. כיום השוק דורש מזעור גדול יותר והספק גבוה, ועיקר פעילות החברה תתמקד ביישומים כאלה. יש גם יישומים של תחבורה ציבורית עם רכבות, אבל ברור שאין להם בעיות שטח. למעשה, מזעור כרוך בעיקר בתחום הרכב. יישומים אחרים של מודולי כוח כוללים גם מרכזי נתונים, ספקי כוח אל פסק ושנאי כוח גדולים.
סינטר לחץ: קבוצה של פרמטרים חשובים
ההבדל בין הליכי סינטר שונים אינו נקבע כל כך על ידי סוג החלקים שיש לסנטר, אלא הוא נקבע על ידי הבחירה והשימוש בתרחיץ. לקוחות יכולים לבחור את ההדבקה ואת זרימת העבודה. ברור שכמה פרמטרים ראשוניים נבחרים אפריורית, פחות או יותר סטנדרטיים. תהליך הסינטרינג דורש טמפרטורה של כ-250˚C, לחץ של 15 עד 25 MPa וזמן של כשלוש דקות. זוהי נקודת המוצא לתיאור התהליך כולו.
בהתבסס על התוצאות הראשוניות, ניתן להתאים כמה פרמטרים כדי לקבל את התוצאות הטובות ביותר. בדרך כלל, לקוחות בודקים את השפעת הכוח או החום, מתבוננים כיצד רכיבים מגיבים לסוגים שונים של עייפות ומנתחים חלקים בודדים במיקרוסקופ. בדרך כלל, פרמטרים אלה נקבעים על ידי יצרן משחת ההלחמה ומכוונים אחד אחד במהלך הבדיקה. לבסוף, סינטר לחץ הוא תהליך המאפשר איטום בטמפרטורה גבוהה, באמינות גבוהה ובחזרה מושלמת, ונחשב כיום לפתרון הטוב ביותר. יש להעריך פרמטרים אחרים, כגון טמפרטורה ומקדם התפשטות תרמית.
מערכת משוב כפולה
AMX מספקת אפשרות "משוב כפול". זוהי תכונה למניעת שגיאות בעת הפעלת לחץ על הרכיבים. לשלוט בלחץ המופעל בשני היבטים:
• בעיתונות
• בנקודה מסוימת שבה הכוח מופעל
בדיקה כפולה באמצעות חיישן כוח מעריכה האם הכוח המופעל על המכבש תואם את הכוח שמקבל הרכיב. לאחר הבנת כל אזור הסינטרינג, ניתן לחשב את הלחץ המופעל מלמעלה ואת הכוח התיאורטי המגביל את כוח התגובה, ולהשוות אותו עם תפוקת החיישן (ראה איור 5). למעשה, המפעיל עלול להסיר את רגל הלחיצה לניקוי, ולאחר מכן לשכוח להחליף אותה. במקרה זה, הלחץ המתוכנת יהיה שונה מהלחץ המופעל על הרכיב בפועל, וכתוצאה מכך חוסר איזון משמעותי בכוח. במילים אחרות, כאשר רגל הלחיצה אינה מפעילה את הכוח הצפוי, המערכת תזהה ותודיע למפעיל. מספר חיישנים משמשים גם לריכוז החמצן והטמפרטורה, למרות שלכאורה הם מיותרים, הם משמשים מטעמי בטיחות (לדוגמה, החיישן עלול לתפקד). כל המידע הזה נאסף כדי לקבל סקירה מלאה של התהליך כולו.
איור 5: בסינטרינג בלחץ, כל מכבש נשלט ובלתי תלוי לחלוטין במכבשים אחרים.