Puslaidininkių štampų tyrimasklijavimo procesas, įskaitant klijavimo procesą, eutektinį sujungimo procesą, minkštojo lydmetalio sujungimo procesą, sidabro sukepinimo sujungimo procesą, karšto presavimo klijavimo procesą, flip chip sujungimo procesą. Supažindinami su puslaidininkių štampavimo įrangos tipais ir svarbiais techniniais rodikliais, analizuojama vystymosi būklė, numatoma plėtros tendencija.
1 Puslaidininkių pramonės ir pakavimo apžvalga
Puslaidininkių pramonė konkrečiai apima puslaidininkines medžiagas ir įrangą, vidurio puslaidininkių gamybą ir tolesnius pritaikymus. mano šalies puslaidininkių pramonė prasidėjo vėlai, bet po beveik dešimties spartaus vystymosi metų mano šalis tapo didžiausia pasaulyje puslaidininkių produktų vartotojų rinka ir didžiausia pasaulyje puslaidininkinės įrangos rinka. Puslaidininkių pramonė sparčiai vystėsi vienos kartos įrangos, vienos proceso kartos ir vienos kartos gaminių režimu. Puslaidininkių proceso ir įrangos tyrimai yra pagrindinė nuolatinės pramonės pažangos varomoji jėga ir puslaidininkinių gaminių industrializacijos ir masinės gamybos garantija.
Puslaidininkių pakavimo technologijos vystymosi istorija yra nuolatinio mikroschemų veikimo gerinimo ir nuolatinio sistemų miniatiūrizavimo istorija. Vidinė pakavimo technologijos varomoji jėga išsivystė iš aukščiausios klasės išmaniųjų telefonų į tokias sritis kaip didelio našumo kompiuterija ir dirbtinis intelektas. Keturi puslaidininkinės pakavimo technologijos kūrimo etapai parodyti 1 lentelėje.
Puslaidininkinės litografijos proceso mazgams judant link 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm ir 2 nm, MTEP ir gamybos sąnaudos toliau didėja, išeiga mažėja, o Moore'o dėsnis sulėtėja. Žvelgiant iš pramonės plėtros tendencijų, kurias šiuo metu riboja fizinės tranzistorių tankio ribos ir didžiulis gamybos sąnaudų padidėjimas, pakuotė vystosi miniatiūrizavimo, didelio tankio, didelio našumo, didelio greičio, aukšto dažnio ir didelės integracijos kryptimi. Puslaidininkių pramonė įžengė į erą po Moore, o pažangūs procesai nebėra orientuoti tik į plokštelių gamybos technologijų mazgų pažangą, bet palaipsniui pereina prie pažangių pakavimo technologijų. Pažangi pakavimo technologija gali ne tik pagerinti funkcijas ir padidinti produkto vertę, bet ir efektyviai sumažinti gamybos sąnaudas, tapdama svarbiu keliu tęsti Moore'o dėsnį. Viena vertus, pagrindinė dalelių technologija naudojama sudėtingoms sistemoms padalinti į kelias pakavimo technologijas, kurios gali būti supakuotos į nevienalytę ir nevienalytę pakuotę. Kita vertus, integruotos sistemos technologija naudojama įvairių medžiagų ir konstrukcijų prietaisams integruoti, o tai turi unikalių funkcinių privalumų. Taikant mikroelektronikos technologiją realizuojamas kelių funkcijų ir skirtingų medžiagų įrenginių integravimas, vykdoma plėtra nuo integrinių grandynų iki integrinių sistemų.
Puslaidininkinė pakuotė yra atspirties taškas lustų gamybai ir tiltas tarp vidinio lusto pasaulio ir išorinės sistemos. Šiuo metu, be tradicinių puslaidininkių pakavimo ir testavimo įmonių, puslaidininkiųvaflįliejyklos, puslaidininkių projektavimo įmonės ir integruotų komponentų įmonės aktyviai kuria pažangias pakavimo ar susijusias pagrindines pakavimo technologijas.
Pagrindiniai tradicinės pakavimo technologijos procesai yravaflįretinimas, pjovimas, klijavimas štampu, vielos klijavimas, plastikinis sandarinimas, galvanizavimas, briaunų pjovimas ir formavimas ir t. pati svarbiausia pagrindinė puslaidininkių pakuotės įranga ir viena didžiausią rinkos vertę turinčių pakavimo įrenginių. Nors pažangioje pakavimo technologijoje naudojami priekiniai procesai, tokie kaip litografija, ėsdinimas, metalizavimas ir planarizavimas, svarbiausias pakavimo procesas vis tiek yra štampavimo procesas.
2 Puslaidininkių sujungimo procesas
2.1 Apžvalga
Štampo klijavimo procesas taip pat vadinamas drožlių pakrovimu, šerdies įkėlimu, štampavimo klijavimu, drožlių sujungimo procesu ir t. t. štampavimo procesas parodytas 1 paveiksle. Paprastai tariant, štampavimo klijavimas yra lusto paėmimas iš plokštelės naudojant suvirinimo galvutę. siurbimo antgalį naudodami vakuumą ir vizualiai padėkite jį ant švino rėmo arba pakuotės pagrindo nurodytos pagalvėlės srities, kad lustas ir padėklas būtų surištas ir fiksuotas. Štampo sujungimo proceso kokybė ir efektyvumas tiesiogiai paveiks vėlesnio laidų sujungimo kokybę ir efektyvumą, todėl štampavimo sujungimas yra viena iš pagrindinių puslaidininkių galinio proceso technologijų.
Skirtingiems puslaidininkinių gaminių pakavimo procesams šiuo metu yra šešios pagrindinės štampavimo procesų technologijos, būtent klijavimas, eutektinis sujungimas, minkštasis lydmetalis, sidabro sukepinimas, karšto presavimo klijavimas ir flip-chip sujungimas. Norint pasiekti gerą drožlių sukibimą, būtina, kad pagrindiniai proceso elementai štampavimo procese bendradarbiautų tarpusavyje, daugiausia įskaitant štampavimo medžiagas, temperatūrą, laiką, slėgį ir kitus elementus.
2. 2 Klijų klijavimo procesas
Klijų klijavimo metu prieš dedant lustą ant švino rėmo arba pakuotės pagrindo reikia užtepti tam tikrą klijų kiekį, o tada štampavimo galvutė paima lustą, o naudojant mašininio matymo nurodymus, lustas tiksliai uždedamas ant klijavimo. švino rėmo arba pakuotės pagrindo, padengto klijais, padėtis, o tam tikra štampo sukibimo jėga veikiama lustą per štampavimo mašinos galvutę, sudarydama klijų sluoksnis tarp lusto ir švino rėmo arba pakuotės pagrindo, kad būtų pasiektas lusto klijavimo, montavimo ir tvirtinimo tikslas. Šis štampavimo klijavimo procesas taip pat vadinamas klijų klijavimo procesu, nes klijus reikia tepti prieš štampavimo mašiną.
Dažniausiai naudojami klijai apima puslaidininkines medžiagas, tokias kaip epoksidinė derva ir laidžioji sidabro pasta. Klijavimas yra plačiausiai naudojamas puslaidininkinių lustų sujungimo procesas, nes procesas yra gana paprastas, kaina yra maža ir gali būti naudojamos įvairios medžiagos.
2.3 Eutektinis sujungimo procesas
Eutektinio sujungimo metu eutektinio sujungimo medžiaga paprastai iš anksto uždedama ant lusto dugno arba švino rėmo. Eutektinio sujungimo įranga paima lustą ir yra vadovaujama mašininio matymo sistema, kad būtų galima tiksliai nustatyti lustą atitinkamoje švino rėmo sujungimo vietoje. Lustas ir švino rėmas sudaro eutektinę sąsają tarp lusto ir pakuotės pagrindo, kartu veikiant kaitinimui ir slėgiui. Eutektinis sujungimo procesas dažnai naudojamas švino rėmo ir keraminio pagrindo pakuotėse.
Eutektinės jungiamosios medžiagos tam tikroje temperatūroje paprastai sumaišomos iš dviejų medžiagų. Dažniausiai naudojamos medžiagos yra auksas ir alavas, auksas ir silicis ir kt. Naudojant eutektinį sujungimo procesą, bėgių perdavimo modulis, kuriame yra švino rėmas, iš anksto pašildys rėmą. Eutektinio surišimo proceso esmė yra ta, kad eutektinio surišimo medžiaga gali išsilydyti esant temperatūrai, kuri yra daug žemesnė už dviejų sudedamųjų medžiagų lydymosi temperatūrą, kad susidarytų ryšys. Siekiant išvengti rėmo oksidacijos eutektinio sujungimo proceso metu, eutektinio sujungimo procese taip pat dažnai naudojamos apsauginės dujos, tokios kaip vandenilio ir azoto mišrios dujos, kurios įleidžiamos į bėgių kelią, siekiant apsaugoti švino rėmą.
2. 4 Minkšto litavimo sujungimo procesas
Atliekant minkštą litavimą, prieš dedant lustą, surišimo vieta ant švino rėmo yra skarduojama ir presuojama arba dvigubai skarduojama, o švino rėmą reikia šildyti takelyje. Minkšto litavimo sujungimo proceso pranašumas yra geras šilumos laidumas, o trūkumas yra tai, kad jį lengva oksiduoti, o procesas yra gana sudėtingas. Jis tinka maitinimo prietaisų, tokių kaip tranzistoriaus kontūro pakuotė, švino rėmo pakavimui.
2. 5 Sidabro sukepinimo klijavimo procesas
Perspektyviausias dabartinės trečios kartos galios puslaidininkinių lustų sujungimo procesas yra metalo dalelių sukepinimo technologijos naudojimas, kai laidžiuose klijuose sumaišomi polimerai, tokie kaip epoksidinė derva. Jis pasižymi puikiu elektros laidumu, šilumos laidumu ir aukštos temperatūros eksploatavimo charakteristikomis. Tai taip pat yra pagrindinė technologija, skirta tolesniems laimėjimams trečios kartos puslaidininkių pakuotėse pastaraisiais metais.
2.6 Termokompresinis sujungimo procesas
Siekdama pakuoti didelio našumo trimačius integrinius grandynus, dėl nuolatinio lustų sujungimo įvesties/išvesties žingsnio, smūgio dydžio ir žingsnio mažinimo, puslaidininkių įmonė „Intel“ pradėjo termokompresinio sujungimo procesą, skirtą pažangioms mažo žingsnio sujungimo programoms, sujungiant mažus drožlių, kurių žingsnis yra nuo 40 iki 50 μm ar net 10 μm. Termokompresinis sujungimo procesas tinkamas naudojant lustą-plokštę ir lustą-pagrindą. Kaip greitas kelių etapų procesas, termokompresinis sujungimo procesas susiduria su proceso valdymo problemomis, tokiomis kaip netolygi temperatūra ir nekontroliuojamas mažo tūrio lydmetalio tirpimas. Termompresinio sujungimo metu temperatūra, slėgis, padėtis ir kt. turi atitikti tikslius valdymo reikalavimus.
2.7 Flip chip klijavimo procesas
Flip chip klijavimo proceso principas parodytas 2 paveiksle. Apvertimo mechanizmas paima lustą iš plokštelės ir apverčia jį 180°, kad perduotų lustą. Litavimo galvutės antgalis paima lustą iš apvertimo mechanizmo, o lusto smūgio kryptis yra žemyn. Po to, kai suvirinimo galvutės antgalis pasislenka į pakuotės pagrindo viršų, jis juda žemyn, kad pritvirtintų ir pritvirtintų lustą ant pakuotės pagrindo.
Flip chip pakuotė yra pažangi lustų sujungimo technologija ir tapo pagrindine pažangios pakavimo technologijos plėtros kryptimi. Jis pasižymi didelio tankio, didelio našumo, plono ir trumpo charakteristikomis ir gali atitikti plataus vartojimo elektronikos gaminių, tokių kaip išmanieji telefonai ir planšetiniai kompiuteriai, kūrimo reikalavimus. Dėl atverčiamų lustų sujungimo procesas sumažina pakuotės kainą ir gali realizuoti sukrautus lustus ir trimatę pakuotę. Jis plačiai naudojamas pakavimo technologijų srityse, tokiose kaip 2,5D / 3D integruota pakuotė, plokštelių lygio pakuotė ir sistemos lygio pakuotė. Flip chip klijavimo procesas yra plačiausiai naudojamas ir plačiausiai naudojamas kieto štampavimo procesas pažangioje pakavimo technologijoje.
Paskelbimo laikas: 2024-11-18