Студија о полупроводничкој матриципроцес везивања, укључујући процес лепљења, процес еутектичког везивања, процес везивања меког лемљења, процес везивања синтеровања сребра, процес везивања врућим пресовањем, процес везивања флип чипа. Уводе се врсте и важни технички показатељи опреме за везивање полупроводника, анализира се развојни статус и процењује тренд развоја.
1 Преглед индустрије полупроводника и амбалаже
Индустрија полупроводника посебно укључује узводне полупроводничке материјале и опрему, производњу полупроводника средњег тока и низводне апликације. индустрија полупроводника моје земље почела је касно, али након скоро десет година брзог развоја, моја земља је постала највеће светско тржиште потрошача полупроводничких производа и највеће светско тржиште полупроводничке опреме. Индустрија полупроводника се брзо развијала у режиму једне генерације опреме, једне генерације процеса и једне генерације производа. Истраживање полупроводничких процеса и опреме је кључна покретачка снага за континуирани напредак индустрије и гаранција за индустријализацију и масовну производњу полупроводничких производа.
Историја развоја технологије полупроводничког паковања је историја непрекидног побољшања перформанси чипа и континуиране минијатуризације система. Унутрашња покретачка снага технологије паковања еволуирала је из области врхунских паметних телефона у области као што су рачунарство високих перформанси и вештачка интелигенција. Четири фазе развоја технологије паковања полупроводника приказане су у табели 1.
Како се чворови процеса полупроводничке литографије крећу ка 10 нм, 7 нм, 5 нм, 3 нм и 2 нм, трошкови истраживања и развоја и производње настављају да расту, стопа приноса опада, а Муров закон успорава. Из перспективе трендова индустријског развоја, тренутно ограничених физичким границама густине транзистора и огромним повећањем трошкова производње, паковање се развија у правцу минијатуризације, велике густине, високих перформанси, велике брзине, високе фреквенције и високе интеграције. Индустрија полупроводника је ушла у пост Мурову еру, а напредни процеси више нису фокусирани само на унапређење чворова технологије производње плочица, већ се постепено окрећу напредној технологији паковања. Напредна технологија паковања не само да може побољшати функције и повећати вредност производа, већ и ефикасно смањити трошкове производње, постајући важан пут за наставак Муровог закона. С једне стране, технологија језгра честица се користи за раздвајање сложених система на неколико технологија паковања које се могу паковати у хетерогено и хетерогено паковање. Са друге стране, интегрисана системска технологија се користи за интеграцију уређаја од различитих материјала и структура, што има јединствене функционалне предности. Интеграција више функција и уређаја од различитих материјала остварује се применом микроелектронске технологије, а остварује се и развој од интегрисаних кола до интегрисаних система.
Паковање полупроводника је полазна тачка за производњу чипова и мост између унутрашњег света чипа и спољашњег система. Тренутно, поред традиционалних компанија за паковање и тестирање полупроводника, полупроводнициваферливнице, компаније за дизајн полупроводника и компаније за интегрисане компоненте активно развијају напредно паковање или сродне кључне технологије паковања.
Главни процеси традиционалне технологије паковања суваферстањивање, сечење, лепљење калупа, спајање жице, пластично заптивање, галванизација, сечење ребара и калуповање, итд. Међу њима, процес спајања калупа је један од најсложенијих и најкритичнијих процеса паковања, а опрема за процес лепљења је такође један од најкритичнија језгра опреме у паковању полупроводника, и једна је од опреме за паковање са највећом тржишном вредношћу. Иако напредна технологија паковања користи фронт-енд процесе као што су литографија, гравирање, метализација и планаризација, најважнији процес паковања је и даље процес везивања.
2 Процес везивања полупроводничких матрица
2.1 Преглед
Процес спајања матрице се такође назива пуњење струготине, пуњење језгра, спајање калупа, процес спајања струготине, итд. Процес спајања матрице је приказан на слици 1. Уопштено говорећи, спајање калупа је подизање чипа са плочице помоћу главе за заваривање усисну млазницу помоћу вакуума и ставите је на означену површину оловног оквира или подлоге за паковање под визуелним вођством, тако да су чип и подлога спојени и фиксирани. Квалитет и ефикасност процеса спајања матрице ће директно утицати на квалитет и ефикасност накнадног спајања жица, тако да је спајање матрица једна од кључних технологија у процесу полупроводничког позадинског процеса.
За различите процесе паковања полупроводничких производа, тренутно постоји шест главних технологија процеса везивања, а то су лепљење, еутектичко везивање, меко лемно везивање, везивање синтеровањем сребра, спајање врућим пресовањем и флип-цхип лепљење. Да би се постигло добро везивање чипова, неопходно је да кључни процесни елементи у процесу спајања калупа сарађују једни са другима, углавном укључујући материјале за спајање калупа, температуру, време, притисак и друге елементе.
2. 2 Процес лепљења
Током лепљења, одређена количина лепка треба да се нанесе на оловни оквир или подлогу паковања пре постављања чипа, а затим глава за спајање матрице покупи чип, а путем навођења машинског вида, чип се тачно поставља на лепљење. положај оловног оквира или супстрата пакета обложеног лепком, а одређена сила везивања матрице се примењује на чип кроз машину за спајање калупа глава, формирајући лепљиви слој између чипа и оловног оквира или подлоге пакета, како би се постигла сврха везивања, уградње и фиксирања чипа. Овај процес спајања калупа се такође назива процес лепљења јер лепак треба да се нанесе испред машине за спајање калупа.
Обично коришћени лепкови укључују полупроводничке материјале као што су епоксидна смола и проводљива сребрна паста. Лепљење је најчешће коришћени процес везивања полупроводничких чипова јер је процес релативно једноставан, цена је ниска и могу се користити различити материјали.
2.3 Процес еутектичког везивања
Током еутектичког везивања, еутектички везивни материјал се генерално претходно наноси на дно чипа или оквира олова. Опрема за еутектичко везивање преузима чип и води га систем машинског вида како би прецизно поставио чип на одговарајућу позицију везивања оловног оквира. Чип и оловни оквир чине еутектичку везу између чипа и супстрата паковања под комбинованим дејством загревања и притиска. Процес еутектичког везивања се често користи у паковању оловног оквира и керамичке подлоге.
Еутектички везивни материјали се углавном мешају са два материјала на одређеној температури. Обично коришћени материјали укључују злато и калај, злато и силицијум, итд. Када се користи процес еутектичког везивања, модул преноса стазе где се налази оловни оквир ће претходно загрејати оквир. Кључ за реализацију процеса еутектичког везивања је да се еутектички везивни материјал може растопити на температури далеко испод тачке топљења два конститутивна материјала да би се формирала веза. У циљу спречавања оксидације оквира током процеса еутектичког везивања, процес еутектичког везивања такође често користи заштитне гасове као што су мешани гас водоника и азота који се уносе у шину како би заштитили оловни оквир.
2. 4 Процес везивања меког лемљења
Приликом везивања меким лемљењем, пре постављања чипа, положај везивања на оловном оквиру је калајисан и притиснут, или двоструко калајисан, а оловни оквир треба да се загреје у стази. Предност процеса везивања меким лемљењем је добра топлотна проводљивост, а мана је што се лако оксидира и процес је релативно компликован. Погодан је за оловно паковање енергетских уређаја, као што је паковање транзистора.
2. 5 Процес везивања сребра синтеровањем
Процес везивања који највише обећава за тренутни енергетски полупроводнички чип треће генерације је употреба технологије синтеровања металних честица, која меша полимере као што је епоксидна смола одговорна за повезивање у проводљивом лепку. Има одличну електричну проводљивост, топлотну проводљивост и радне карактеристике при високим температурама. То је такође кључна технологија за даљи напредак у области паковања полупроводника треће генерације последњих година.
2.6 Процес термокомпресионог везивања
У примени паковања тродимензионалних интегрисаних кола високих перформанси, због континуираног смањења улазног/излазног корака међуконекције чипа, величине и нагиба неравнина, компанија за полупроводнике Интел је покренула процес термокомпресионог лепљења за напредне апликације за спајање малих корака, лепљење малих димензија. ударне струготине са кораком од 40 до 50 μм или чак 10 μм. Процес термокомпресионог везивања је погодан за апликације чип-подлога и чип-подлога. Као брз процес у више корака, процес термокомпресионог везивања суочава се са изазовима у питањима контроле процеса, као што су неуједначена температура и неконтролисано топљење лема мале запремине. Током термокомпресионог везивања, температура, притисак, положај итд. морају да испуне прецизне захтеве контроле.
2.7 Процес лепљења флип чипова
Принцип процеса везивања флип чипа приказан је на слици 2. Преокретни механизам подиже чип са плочице и окреће га за 180° да би пренео чип. Млазница главе за лемљење подиже чип са преклопног механизма, а правац ударца чипа је надоле. Након што се млазница главе за заваривање помери на врх подлоге за паковање, она се помера надоле да би залепила и фиксирала чип на подлози за паковање.
Флип чип паковање је напредна технологија међусобног повезивања чипова и постала је главни правац развоја напредне технологије паковања. Има карактеристике високе густине, високих перформанси, танак и кратак, и може да задовољи развојне захтеве потрошачких електронских производа као што су паметни телефони и таблети. Процес лепљења флип чипа чини цену паковања нижим и може да реализује наслагане чипове и тродимензионално паковање. Широко се користи у областима технологије паковања као што су 2.5Д/3Д интегрисано паковање, паковање на нивоу плочице и паковање на нивоу система. Процес лепљења флип цхип-а је најраспрострањенији и најраспрострањенији процес лепљења чврсте матрице у напредној технологији паковања.
Време поста: 18.11.2024