Kakisan dan degradasi struktur pengikatan wayar kuprum dalam pakej transistor garis tunggal

Abstract

Transistor garis tunggal (SOT23) merupakan pakej semikonduktor yang banyak digunakan dalam pelbagai aplikasi elektronik termasuk industri automotif. Kajian ini bertujuan untuk memahami fenomena kakisan pada ikatan wayar kuprum dengan menggunakan sampel bersaiz sebenar iaitu wayar kuprum berdiameter 23 μm dalam pakej SOT23. Walaupun pelbagai kajian berkaitan kakisan kuprum telah dijalankan, kebanyakannya menggunakan sampel bersaiz lebih besar atau diubah suai dalam bentuk kupon, kepingan atau plat, yang mungkin tidak sepenuhnya mewakili reka bentuk dan tingkah laku kakisan sebenar pada ikatan wayar kuprum. Oleh itu, kajian ini menumpukan kepada kuantifikasi tahap kakisan dan degradasi struktur ikatan wayar kuprum menggunakan sampel bersaiz sebenar, dengan fokus pada tiga lokasi utama iaitu ikatan bebola, bahagian tengah wayar dan ikatan baji. Kajian ini mengkaji kesan kepekatan asid hidroklorik (HCl) serta tempoh rendaman pada suhu bilik terhadap tahap kakisan dan degradasi struktur ikatan. Mekanisma asas kakisan pada ketiga-tiga kawasan turut dibincangkan. Pakej SOT23 tanpa enkapsulasi digunakan dalam ujian rendaman kakisan menggunakan asid HCl dengan tiga kepekatan berbeza iaitu 3 M, 5 M, dan 7 M serta enam tempoh rendaman iaitu 6 jam, 12 jam, 18 jam, 24 jam, 30 jam dan 36 jam. Selepas rendaman, sampel dibilas dan menjalani proses pencirian mikrostruktur di kawasan ikatan bebola, bahagian tengah wayar dan ikatan baji. Pencirian dilakukan menggunakan mikroskop optik, Mikroskop Fokus Tak Terhingga (IFM), Mikroskop Imbasan Elektron Pancaran Medan (FESEM), Penyebaran Tenaga Sinar-X (EDX) serta analisis imej FESEM menggunakan perisian ImageJ. Kawasan ikatan bebola dan ikatan baji dianalisis secara kualitatif menggunakan skala degradasi satu hingga sepuluh manakala permukaan bahagian tengah wayar dianalisis secara kuantitatif melalui pengukuran luas kawasan yang tinggal dan pengurangan diameter wayar. Berdasarkan analisis kualitatif, mekanisma asas kakisan telah dikenalpasti. Perlarutan kimia berlaku di kawasan ikatan bebola dan ikatan baji manakala di bahagian tengah wayar, kakisan yang diperhatikan adalah gabungan antara kakisan terpilih dan kakisan seakan kakisan liang. Antara ketiga-tiga kawasan, ikatan bebola menunjukkan kadar kakisan dan degradasi struktur yang paling cepat berbanding bahagian tengah wayar dan ikatan baji. Secara keseluruhan, didapati bahawa kepekatan asid yang tinggi meningkatkan tahap kakisan dan degradasi manakala tempoh rendaman yang panjang memberi kesan yang lebih signifikan terhadap kerosakan morfologi permukaan berbanding tempoh rendaman yang singkat. Luas kawasan yang tinggal paling kecil dicatatkan pada sampel yang direndam selama 24 jam dalam 7 M HCl, iaitu hanya 15 μm². Selain itu, semua permukaan wayar menunjukkan degradasi yang ketara, termasuk pengurangan diameter bagi sampel yang direndam selama 30 jam dalam 7 M HCl, iaitu daripada 23 μm kepada 7 μm.