Даследаванне паўправадніковай плашкіпрацэс склейвання, у тым ліку працэс склейвання клеем, працэс эўтэктычнага склейвання, працэс склейвання мяккім прыпоем, працэс склейвання срэбрам спякання, працэс склейвання гарачым прэсаваннем, працэс склейвання фліп-чыпа. Уводзяцца тыпы і важныя тэхнічныя паказчыкі абсталявання для склейвання паўправадніковых штампаў, аналізуецца стан распрацоўкі і праглядаецца тэндэнцыя развіцця.
1 Агляд паўправадніковай прамысловасці і ўпакоўкі
Паўправадніковая прамысловасць, у прыватнасці, уключае паўправадніковыя матэрыялы і абсталяванне для вытворчасці паўправаднікоў, прамежкавую вытворчасць паўправаднікоў і наступнае прымяненне. Паўправадніковая прамысловасць маёй краіны пачалася са спазненнем, але пасля амаль дзесяці гадоў хуткага развіцця мая краіна стала найбуйнейшым у свеце спажывецкім рынкам паўправадніковай прадукцыі і найбуйнейшым у свеце рынкам паўправадніковага абсталявання. Паўправадніковая прамысловасць хутка развівалася ў рэжыме аднаго пакалення абсталявання, аднаго пакалення працэсу і аднаго пакалення прадуктаў. Даследаванне паўправадніковых працэсаў і абсталявання з'яўляецца асноўнай рухаючай сілай бесперапыннага прагрэсу галіны і гарантыяй індустрыялізацыі і масавай вытворчасці паўправадніковых прадуктаў.
Гісторыя развіцця тэхналогіі ўпакоўкі паўправаднікоў - гэта гісторыя бесперапыннага паляпшэння прадукцыйнасці мікрасхем і бесперапыннай мініяцюрызацыі сістэм. Унутраная рухаючая сіла тэхналогіі ўпакоўкі ператварылася з вобласці высакакласных смартфонаў у такія сферы, як высокапрадукцыйныя вылічэнні і штучны інтэлект. Чатыры этапы развіцця тэхналогіі ўпакоўкі паўправаднікоў паказаны ў табліцы 1.
Калі вузлы працэсу паўправадніковай літаграфіі рухаюцца да 10 нм, 7 нм, 5 нм, 3 нм і 2 нм, выдаткі на даследаванні і распрацоўкі і вытворчасць працягваюць расці, каэфіцыент выхаду зніжаецца, а закон Мура запавольваецца. З пункту гледжання тэндэнцый прамысловага развіцця, якія ў цяперашні час абмежаваныя фізічнымі абмежаваннямі шчыльнасці транзістараў і велізарным ростам вытворчых выдаткаў, упакоўка развіваецца ў напрамку мініяцюрызацыі, высокай шчыльнасці, высокай прадукцыйнасці, высокай хуткасці, высокай частаты і высокай інтэграцыі. Паўправадніковая прамысловасць уступіла ў эпоху пасля Мура, і перадавыя працэсы больш не сканцэнтраваны толькі на ўдасканаленні тэхналагічных вузлоў вытворчасці пласцін, але паступова пераходзяць да перадавых тэхналогій упакоўкі. Удасканаленая тэхналогія ўпакоўкі можа не толькі палепшыць функцыі і павысіць кошт прадукту, але і эфектыўна знізіць вытворчыя выдаткі, стаўшы важным шляхам для захавання закона Мура. З аднаго боку, тэхналогія асноўных часціц выкарыстоўваецца для падзелу складаных сістэм на некалькі ўпаковачных тэхналогій, якія можна спакаваць у гетэрагенную і неаднародную ўпакоўку. З іншага боку, тэхналогія інтэграванай сістэмы выкарыстоўваецца для інтэграцыі прылад з розных матэрыялаў і структур, што мае унікальныя функцыянальныя перавагі. Інтэграцыя некалькіх функцый і прылад з розных матэрыялаў рэалізуецца з дапамогай тэхналогіі мікраэлектронікі, і рэалізуецца развіццё ад інтэгральных схем да інтэграваных сістэм.
Упакоўка паўправаднікоў - гэта адпраўная кропка для вытворчасці чыпаў і мост паміж унутраным светам чыпа і знешняй сістэмай. У цяперашні час, у дадатак да традыцыйнай упакоўкі паўправаднікоў і тэсціравання кампаній, паўправаднікоўвафельныліцейныя заводы, кампаніі па распрацоўцы паўправаднікоў і інтэграваныя кампаненты актыўна распрацоўваюць перадавыя ўпакоўкі або звязаныя з імі ключавыя тэхналогіі ўпакоўкі.
Асноўныя працэсы традыцыйнай тэхналогіі ўпакоўківафельныстанчэнне, рэзка, склейванне штампаў, склейванне дроту, герметызацыя пластыка, гальванічнае пакрыццё, рэзка і фармоўка рэбраў і г. д. Сярод іх працэс склейвання штампаў з'яўляецца адным з найбольш складаных і важных працэсаў упакоўкі, а абсталяванне для склейвання штампаў таксама з'яўляецца адным з самае важнае асноўнае абсталяванне для ўпакоўкі паўправаднікоў і з'яўляецца адным з упаковачных абсталявання з самым высокім рынкавым коштам. Нягледзячы на тое, што перадавая тэхналогія ўпакоўкі выкарыстоўвае ўваходныя працэсы, такія як літаграфія, тручэнне, металізацыя і планаризация, самым важным працэсам упакоўкі па-ранейшаму з'яўляецца працэс склейвання штампаў.
2 Працэс склейвання паўправадніковых плашак
2.1 Агляд
Працэс склейвання штампаў таксама называюць загрузкай чыпа, загрузкай стрыжня, склейваннем чыпа, працэсам склейвання чыпаў і г. д. Працэс склейвання штампа паказаны на малюнку 1. Наогул кажучы, склейванне штампа заключаецца ў тым, каб забраць чып з пласціны з дапамогай зварачнай галоўкі всасывать сопла з выкарыстаннем вакууму, і размясціць яго на спецыяльнай пляцоўцы свінцовай рамы або ўпаковачнай падкладкі пад візуальным кіраўніцтва, каб чып і пляцоўка былі злучаныя і замацаваныя. Якасць і эфектыўнасць працэсу склейвання штампаў будзе непасрэдна ўплываць на якасць і эфектыўнасць наступнага склейвання дроту, таму склейванне штампаў з'яўляецца адной з ключавых тэхналогій у паўправадніковым бэк-энд працэсе.
Для розных працэсаў упакоўкі паўправадніковых прадуктаў у цяперашні час існуе шэсць асноўных тэхналогій склейвання штампаў, а менавіта склейванне клеем, эўтэктычнае склейванне, склейванне мяккім прыпоем, склейванне сярэбраным спяканнем, склейванне гарачым прэсаваннем і склейванне фліп-чыпам. Каб дасягнуць добрага злучэння мікрасхем, неабходна зрабіць так, каб ключавыя элементы працэсу склейвання штампаў супрацоўнічалі адзін з адным, у асноўным уключаючы матэрыялы для склейвання штампаў, тэмпературу, час, ціск і іншыя элементы.
2. 2 Працэс склейвання клеем
Падчас клеевага склейвання пэўную колькасць клею трэба нанесці на раму свінцу або падкладку ўпакоўкі перад размяшчэннем чыпа, а затым злучальная галоўка падхоплівае чып, і з дапамогай машыннага зроку чып дакладна размяшчаецца на склейванні становішча рамы свінцу або падкладкі ўпакоўкі, пакрытай клеем, і пэўная сіла склейвання штампа прыкладваецца да чыпа праз машыну для склейвання штампаў галоўку, утвараючы клейкі пласт паміж чыпам і рамкай свінцу або падкладкай упакоўкі, каб дасягнуць мэты склейвання, усталявання і фіксацыі чыпа. Гэты працэс склейвання штампаў таксама называюць працэсам склейвання клеем, таму што клей неабходна наносіць перад машынай для склейвання штампаў.
Звычайна выкарыстоўваюцца клеі ўключаюць паўправадніковыя матэрыялы, такія як эпаксідная смала і токаправодная срэбная паста. Склейванне клеем з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным працэсам склейвання паўправадніковых чыпаў, таму што гэты працэс адносна просты, кошт невысокі і можа выкарыстоўвацца мноства матэрыялаў.
2.3 Працэс эўтэктычнага злучэння
Падчас эўтэктычнага злучэння эўтэктычны злучны матэрыял, як правіла, папярэдне наносіцца на ніжнюю частку мікрасхемы або свінцовай рамы. Абсталяванне для эўтэктычнага злучэння падхоплівае чып і кіруецца сістэмай машыннага зроку, каб дакладна размясціць чып у адпаведным месцы злучэння лінейнай рамы. Мікрасхема і падводны каркас утвараюць эўтэктычны інтэрфейс паміж чыпам і падкладкай упакоўкі пад сумесным уздзеяннем нагрэву і ціску. Працэс эўтэктычнага злучэння часта выкарыстоўваецца ў свінцовых рамах і ўпакоўках з керамічнай падкладкі.
Эўтэктычныя склейваючыя матэрыялы звычайна змешваюцца двума матэрыяламі пры пэўнай тэмпературы. Звычайна выкарыстоўваюцца матэрыялы: золата і волава, золата і крэмній і г. д. Пры выкарыстанні працэсу эўтэктычнага злучэння модуль перадачы дарожкі, дзе знаходзіцца вядучая рамка, будзе папярэдне награваць раму. Ключ да рэалізацыі працэсу эўтэктычнага злучэння заключаецца ў тым, што эўтэктычны злучны матэрыял можа расплавіцца пры тэмпературы, значна ніжэйшай за тэмпературу плаўлення двух складовых матэрыялаў, каб утварыць сувязь. Каб прадухіліць акісленне каркаса падчас працэсу эўтэктычнага злучэння, у працэсе эўтэктычнага злучэння таксама часта выкарыстоўваюцца ахоўныя газы, такія як сумесь вадароду і азоту, якія ўводзяцца ў дарожку для абароны свінцовай рамы.
2. 4 Працэс склейвання мяккім прыпоем
Пры склейванні мяккім прыпоем, перш чым размясціць чып, месца злучэння на свінцовай раме лудзіць і прэсаваць, або двойчы лудзіць, і свінцовую рамку трэба нагрэць у дарожцы. Перавагай працэсу склейвання мяккім прыпоем з'яўляецца добрая цеплаправоднасць, а недахопам з'яўляецца тое, што ён лёгка акісляецца і працэс адносна складаны. Ён падыходзіць для ўпакоўкі свінцовай рамы сілавых прылад, такіх як контурная ўпакоўка транзістараў.
2. 5 Працэс склейвання пры спяканні срэбра
Найбольш перспектыўным працэсам злучэння для цяперашняга сілавога паўправадніковага чыпа трэцяга пакалення з'яўляецца выкарыстанне тэхналогіі спякання металічных часціц, якая змешвае палімеры, такія як эпаксідная смала, адказная за злучэнне, у электраправодны клей. Ён мае выдатную электраправоднасць, цеплаправоднасць і эксплуатацыйныя характарыстыкі пры высокіх тэмпературах. Гэта таксама ключавая тэхналогія для далейшага прарыву ў вытворчасці паўправадніковых упакоўкі трэцяга пакалення ў апошнія гады.
2.6 Тэрмакампрэсійны працэс склейвання
У пакаванні высокапрадукцыйных трохмерных інтэгральных схем, з-за бесперапыннага памяншэння кроку ўваходных/выхадных злучэнняў мікрасхем, памеру і кроку, паўправадніковая кампанія Intel запусціла працэс тэрмакампрэсійнага злучэння для ўдасканаленых прыкладанняў злучэння з невялікім крокам, злучаючы малюсенькія чыпсы з крокам ад 40 да 50 мкм ці нават 10 мкм. Тэрмакампрэсійны працэс склейвання падыходзіць для прымянення чып-пласціна і чып-падкладка. Будучы хуткім шматэтапным працэсам, працэс злучэння тэрмасціскання сутыкаецца з праблемамі кіравання працэсам, такімі як нераўнамерная тэмпература і некантралюемае плаўленне малога аб'ёму прыпоя. Падчас термокомпрессионного склейвання тэмпература, ціск, становішча і г.д. павінны адпавядаць патрабаванням дакладнага кантролю.
2.7 Працэс злучэння перавернутых чыпаў
Прынцып працэсу злучэння чыпаў паказаны на малюнку 2. Механізм перакідвання бярэ чып з пласціны і паварочвае яго на 180°, каб перанесці чып. Насадка паяльнай галоўкі захоплівае чып з пераваротнага механізму, і чып нахіляецца ўніз. Пасля таго, як сопла зварачнай галоўкі перамяшчаецца ў верхнюю частку ўпаковачнай падкладкі, яно рухаецца ўніз, каб злучыць і замацаваць чып на ўпаковачнай падкладцы.
Упакоўка фліп-чыпа з'яўляецца перадавой тэхналогіяй узаемасувязі чыпаў і стала асноўным напрамкам развіцця перадавых тэхналогій упакоўкі. Ён мае характарыстыкі высокай шчыльнасці, высокай прадукцыйнасці, тонкі і кароткі, і можа адпавядаць патрабаванням распрацоўкі спажывецкіх электронных прадуктаў, такіх як смартфоны і планшэты. Працэс склейвання перавернутых чыпаў зніжае кошт упакоўкі і можа рэалізаваць складзеныя чыпы і трохмерную ўпакоўку. Ён шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах упаковачных тэхналогій, як інтэграваная ўпакоўка 2,5D/3D, упакоўка на ўзроўні пласцін і ўпакоўка на сістэмным узроўні. Працэс склейвання фліп-чыпа з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным працэсам склейвання цвёрдых штампаў у перадавых тэхналогіях упакоўкі.
Час публікацыі: 18 лістапада 2024 г