Integrierte Schaltungen sind die Gehirne von fast jedem modernen Gerät , von Handy zu Laptop-Computer auf der Raumstation . Ein integrierter Schaltkreis , der Größe einer Briefmarke , kann mehr als eine Milliarde Transistoren . Diese extreme Miniaturisierung verlangt gleichmäßige Temperaturverteilung über die Silizium-Wafer , auf denen die Schaltkreise gebaut werden. Wärmeleitfähigkeit (dargestellt als "k" ) ist ein Maß dafür, wie gut ein Material Wärme leitet . Es ist ein wichtiger Parameter bei der Bestimmung und entworfen Temperaturverteilung. Fakten

Wärmeleitfähigkeit ist eine von vielen thermischen Eigenschaften des Materials Silizium. Andere Eigenschaften umfassen spezifische Wärme (0,70 Joules pro Gramm Grad Kelvin) , die bestimmen, Energie erforderlich, um die Temperatur des Wafers , Siedepunkt ( 2.628 Grad Kelvin) , Schmelzpunkt ( 1.683 K) , kritische Temperatur ( 5.159 K) , Temperaturleitfähigkeit erhöhen hilft ( 0,9 cm2 pro Sekunde ), lineare thermische Ausdehnung oder thermischen Ausdehnungskoeffizienten ( 2,6 • 10-6 C-1) , Debye-Temperatur (640 K ) und andere.
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Wärmeleitfähigkeit Änderungen der Temperatur ändert. "Sie müssen die notwendige Betriebstemperatur im Hinterkopf behalten , wenn Sie Wärmeleitfähigkeit Temperaturverteilung über den Wafer zu bestimmen ", warnt Michael Klebig , ein im Silicon Valley Vertriebsingenieur spezialisiert auf die Anwendung von Wärme in der Halbleiter- Wafer-Verarbeitung . " Die falsche Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass Sie nicht zur Erreichung der Temperaturverteilung Sie brauchen, und die Leistung der Geräte beeinträchtigt wird. Wenn es schlimm genug , werden Sie nicht in der Lage sein , um den nächsten Schritt der Halbleiter- Verarbeitung Sequenz fortsetzen. Die Wafer wird nutzlos sein . "
Verunreinigungen

Es gibt zwei Arten von Verunreinigungen im Silizium-Chip Herstellungsprozess. Zuerst werden Verunreinigungen besteht in der ursprünglichen Siliziumrohlings . Die zweite Art der Verunreinigung als Dotierstoff eine Verunreinigung absichtlich im Herstellungsprozess eingeführt, um die elektrischen Eigenschaften des Siliziums in bestimmten , belichteten Bereichen auf dem Wafer zu ändern bekannt . Da das Niveau von Verunreinigungen erhöht, verringert sich Wärmeleitfähigkeit. " Bei der Planung für gleichmäßige Temperaturverteilung , müssen Anpassungen in Reaktion auf die niedrige Leitfähigkeit von dotiertem Silizium machen", sagt Klebig . " Dotiertem Silizium über 100 Grad Kelvin hat einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit. "
Expert Insight

Bestimmung Temperaturverteilung durch die Verwendung von Wärmeleitfähigkeit und anderen thermischen Eigenschaften ist ein extrem komplexe Aufgabe . " Dadurch ", sagt Klebig , " sollten Sie nutzen am besten bekannten Methoden bei der Gestaltung für Temperaturverteilung, wie 3D- thermischen Finite Elemente Analyse (FEA ) Computer-Modellierung . Large Engineering Organisationen haben in der Regel ihre eigenen FEA Gruppen . Wenn Sie don ' t haben Zugang zu einem solchen Ressource innerhalb Ihres Unternehmens , wenden Sie sich FEA Ingenieurbüro. "
Warnung

Seien Sie sich bewusst , dass die thermische Leitfähigkeit verschiedener Materialeigenschaften für Silizium in flüssiger Form . Flüssiges Silizium hat dreimal die Wärmeleitfähigkeit von festen Silizium.