Студија за полупроводничка матрицапроцес на сврзување, вклучително и процес на лепење со лепило, еутектички процес на поврзување, процес на меко лемење, процес на сврзување со синтерување на сребро, процес на поврзување со топло притискање, процес на поврзување со превртување на чипови. Се воведуваат типовите и важните технички показатели на опремата за поврзување со полупроводнички матрици, се анализира развојот на статусот и се проспектира развојниот тренд.
1 Преглед на полупроводничка индустрија и пакување
Индустријата за полупроводници конкретно вклучува материјали и опрема за полупроводници нагоре, производство на полупроводници во средината и апликации низводно. индустријата за полупроводници во мојата земја започна доцна, но по речиси десет години брз развој, мојата земја стана најголемиот светски потрошувачки пазар на производи за полупроводници и најголемиот светски пазар за полупроводничка опрема. Индустријата за полупроводници се развива брзо во режим на една генерација опрема, една генерација на процес и една генерација производи. Истражувањето за полупроводнички процес и опрема е основната движечка сила за континуиран напредок на индустријата и гаранција за индустријализација и масовно производство на полупроводнички производи.
Историјата на развојот на технологијата за пакување со полупроводници е историја на континуирано подобрување на перформансите на чипот и континуирана минијатуризација на системите. Внатрешната движечка сила на технологијата за пакување еволуираше од полето на паметни телефони од висока класа до области како што се пресметување со високи перформанси и вештачка интелигенција. Четирите фази од развојот на технологијата за пакување со полупроводници се прикажани во Табела 1.
Како што јазлите на процесот на полупроводничка литографија се движат кон 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm и 2 nm, трошоците за истражување и развој и производство продолжуваат да растат, стапката на принос се намалува, а законот на Мур се забавува. Од перспектива на трендовите на индустрискиот развој, моментално ограничени од физичките граници на густината на транзисторот и огромниот пораст на трошоците за производство, пакувањето се развива во насока на минијатуризација, висока густина, високи перформанси, голема брзина, висока фреквенција и висока интеграција. Индустријата за полупроводници влезе во ерата по Мур, а напредните процеси повеќе не се фокусирани само на унапредување на технолошките јазли за производство на нафора, туку постепено се свртуваат кон напредна технологија за пакување. Напредната технологија на пакување не само што може да ги подобри функциите и да ја зголеми вредноста на производот, туку и ефикасно да ги намали трошоците за производство, станувајќи важен пат за продолжување на законот на Мур. Од една страна, технологијата на основни честички се користи за поделба на сложените системи на неколку технологии за пакување кои можат да се пакуваат во хетерогено и хетерогено пакување. Од друга страна, технологијата на интегрираниот систем се користи за интегрирање на уреди од различни материјали и структури, што има уникатни функционални предности. Интеграцијата на повеќе функции и уреди од различни материјали се реализира со користење на микроелектроника технологија, а се реализира и развојот од интегрирани кола до интегрирани системи.
Полупроводничката амбалажа е почетна точка за производство на чипови и мост помеѓу внатрешниот свет на чипот и надворешниот систем. Во моментов, во прилог на традиционалните полупроводнички пакување и тестирање компании, полупроводницинафоралеарници, компании за дизајн на полупроводници и компании за интегрирани компоненти активно развиваат напредни технологии за пакување или поврзани клучни технологии за пакување.
Главните процеси на традиционалната технологија на пакување сенафораразредување, сечење, лепење на матрицата, поврзување на жица, пластично запечатување, галванизација, ребро сечење и обликување, итн. најкритична основна опрема во полупроводничка амбалажа и е една од опремата за пакување со најголема пазарна вредност. Иако напредната технологија на пакување користи предни процеси како што се литографија, офорт, метализација и планаризација, најважниот процес на пакување е сè уште процесот на лепење на матрицата.
2 Процес на сврзување на полупроводнички матрици
2.1 Преглед
Процесот на лепење на матрицата се нарекува и полнење на чипови, полнење на јадрото, поврзување со матрица, процес на лепење на чипови, итн. млазницата за вшмукување со помош на вакуум и ставете ја на одредената површина на рамката или подлогата за пакување под визуелно водство, така што чипот и рампа се врзани и фиксирани. Квалитетот и ефикасноста на процесот на лепење на матрицата директно ќе влијаат на квалитетот и ефикасноста на последователното поврзување на жицата, така што лепењето на матрицата е една од клучните технологии во процесот на задни делови на полупроводниците.
За различни процеси на пакување на производи со полупроводници, моментално постојат шест главни технологии на процесот на сврзување со матрици, имено лепење со лепење, евтектичко поврзување, меко лемење врзување, спојување со сребрено синтерување, поврзување со топло притискање и спојување со флип-чип. За да се постигне добро поврзување на чипови, неопходно е клучните процесни елементи во процесот на лепење на матрицата да соработуваат меѓу себе, главно вклучувајќи ги материјалите за лепење на матрицата, температурата, времето, притисокот и другите елементи.
2. 2 Процес на сврзување со лепило
За време на лепењето со лепило, треба да се нанесе одредена количина на лепило на оловната рамка или подлогата на пакувањето пред да се постави чипот, а потоа главата за врзување на матрицата го зема чипот и преку водење на машинскиот вид, чипот точно се поставува на лепењето. позицијата на оловната рамка или подлогата за пакување обложена со лепило, а одредена сила за врзување на матрицата се применува на чипот преку главата на машината за лепење матрица, формирајќи леплив слој помеѓу чипот и оловна рамка или подлога за пакување, за да се постигне целта за лепење, инсталирање и фиксирање на чипот. Овој процес на лепење на матрицата се нарекува и процес на лепење на лепак бидејќи лепилото треба да се нанесе пред машината за лепење матрица.
Најчесто користените лепила вклучуваат полупроводнички материјали како што се епоксидна смола и спроводлива сребрена паста. Сврзувањето со лепило е најшироко користен процес на поврзување со матрици со полупроводнички чипови бидејќи процесот е релативно едноставен, цената е мала и може да се користат различни материјали.
2.3 Процес на евтектичко поврзување
За време на еутектичкото поврзување, евтектичкиот сврзувачки материјал обично се нанесува на дното на чипот или на рамката на оловото. Опремата за евтектичко поврзување го зема чипот и е водена од системот за машинско видување за прецизно да го постави чипот на соодветната положба за поврзување на рамката на оловото. Чипот и оловната рамка формираат еутектичка врска помеѓу чипот и подлогата на пакувањето под комбинирано дејство на загревање и притисок. Процесот на евтектичко поврзување често се користи во пакувањето на оловната рамка и керамичката подлога.
Материјалите за евтектичка врска обично се мешаат со два материјали на одредена температура. Најчесто користените материјали вклучуваат злато и калај, злато и силициум, итн. Кога се користи процесот на евтектичко поврзување, модулот за пренос на патеката каде што се наоѓа рамката на оловото ќе ја прегрее рамката. Клучот за реализација на процесот на еутектичко поврзување е тоа што еутектичкиот сврзувачки материјал може да се стопи на температура далеку под точката на топење на двата составни материјали за да формира врска. Со цел да се спречи оксидацијата на рамката за време на процесот на еутектичко поврзување, процесот на евтектичко поврзување, исто така, често користи заштитни гасови како што се мешаниот гас водород и азот за да се внесат во патеката за да се заштити рамката на оловото.
2. 4 Процес на сврзување со мек лемење
При меко лемење, пред да го поставите чипот, позицијата за лепење на рамката на оловото се заладува и се притиска или двојно се заладува, а рамката на оловото треба да се загрее во колосекот. Предноста на процесот на меко поврзување со лемење е добрата топлинска спроводливост, а недостаток е тоа што лесно се оксидира и процесот е релативно комплициран. Погоден е за пакување со оловна рамка на уреди за напојување, како што е пакувањето со контури на транзистор.
2. 5 Процес на сврзување на синтерување на сребро
Најперспективниот процес на сврзување за сегашниот енергетски полупроводнички чип од трета генерација е употребата на технологија за синтерување метални честички, која меша полимери како што е епоксидната смола одговорна за поврзување во проводниот лепак. Има одлична електрична спроводливост, топлинска спроводливост и сервисни карактеристики на висока температура. Тоа е исто така клучна технологија за понатамошни откритија во полупроводничката амбалажа од третата генерација во последниве години.
2.6 Процес на поврзување со термокомпресија
Во примената на пакувањето на тридимензионални интегрирани кола со високи перформанси, поради континуираното намалување на чекорот на влезот/излезот на интерконекција на чипот, големината и висината на испакнатините, полупроводничката компанија Интел започна процес на термокомпресија за поврзување за напредни апликации за поврзување со мал чекор, поврзување на мали чипови со удари со чекор од 40 до 50 μm или дури 10 μm. Процесот на поврзување со термокомпресија е погоден за апликации од чип со нафора и чип со подлога. Како брз процес во повеќе чекори, процесот на поврзување со термокомпресија се соочува со предизвици во прашањата за контрола на процесот, како што се нерамна температура и неконтролирано топење на мал волумен на лемење. За време на поврзувањето со термокомпресија, температурата, притисокот, положбата итн. мора да ги исполнуваат прецизните контролни барања.
2.7 Процес на сврзување на чип со превртување
Принципот на процесот на поврзување на чипот со превртување е прикажан на слика 2. Механизмот за превртување го зема чипот од нафората и го превртува за 180° за да го пренесе чипот. Млазницата на главата за лемење го зема чипот од механизмот за превртување, а насоката на ударот на чипот е надолу. Откако млазницата на главата за заварување ќе се помести до врвот на подлогата за пакување, таа се движи надолу за да се залепи и фиксира чипот на подлогата за пакување.
Пакувањето со преклопен чип е напредна технологија за интерконекција на чипови и стана главна насока за развој на напредната технологија за пакување. Има карактеристики на висока густина, високи перформанси, тенок и краток и може да ги исполни барањата за развој на електронски производи за широка потрошувачка, како што се паметни телефони и таблети. Процесот на поврзување со преклопен чип ја намалува цената на пакувањето и може да реализира наредени чипови и тридимензионално пакување. Широко се користи во полињата на технологијата на пакување, како што се 2.5D/3D интегрирано пакување, пакување на ниво на нафора и пакување на системско ниво. Процесот на сврзување со преклопен чип е најшироко користен и најкористен процес на лепење на цврсти матрици во напредната технологија на пакување.
Време на објавување: 18-11-2024 година