Pētījums par pusvadītāju matricusavienošanas process, ieskaitot līmes savienošanas procesu, eitektisko savienošanas procesu, mīkstlodēšanas savienošanas procesu, sudraba saķepināšanas savienošanas procesu, karstās presēšanas savienošanas procesu, flip chip savienošanas procesu. Iepazīstināti ar pusvadītāju štancēšanas iekārtu tipiem un svarīgiem tehniskajiem rādītājiem, analizēts attīstības statuss un prognozēta attīstības tendence.
1 Pārskats par pusvadītāju nozari un iepakojumu
Pusvadītāju rūpniecība īpaši ietver augšupējos pusvadītāju materiālus un iekārtas, pusvadītāju ražošanu un pakārtotos lietojumus. manas valsts pusvadītāju rūpniecība sākās vēlu, taču pēc gandrīz desmit gadu straujas attīstības mana valsts ir kļuvusi par pasaulē lielāko pusvadītāju produktu patēriņa tirgu un pasaulē lielāko pusvadītāju iekārtu tirgu. Pusvadītāju rūpniecība strauji attīstās vienas paaudzes iekārtu, vienas procesa paaudzes un vienas produktu paaudzes režīmā. Pusvadītāju procesa un aprīkojuma izpēte ir galvenais virzītājspēks nepārtrauktam nozares progresam un garantija pusvadītāju izstrādājumu industrializācijai un masveida ražošanai.
Pusvadītāju iepakošanas tehnoloģijas attīstības vēsture ir nepārtrauktas mikroshēmas veiktspējas uzlabošanas un nepārtrauktas sistēmu miniaturizācijas vēsture. Iepakošanas tehnoloģiju iekšējais dzinējspēks ir attīstījies no augstākās klases viedtālruņu jomas uz tādām jomām kā augstas veiktspējas skaitļošana un mākslīgais intelekts. Pusvadītāju iepakošanas tehnoloģijas attīstības četri posmi ir parādīti 1. tabulā.
Pusvadītāju litogrāfijas procesa mezgliem virzoties uz 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm un 2 nm, pētniecības un izstrādes un ražošanas izmaksas turpina pieaugt, ražas līmenis samazinās un Mūra likums palēninās. No rūpniecības attīstības tendenču perspektīvas, ko pašlaik ierobežo tranzistoru blīvuma fiziskās robežas un milzīgais ražošanas izmaksu pieaugums, iepakojums attīstās miniaturizācijas, augsta blīvuma, augstas veiktspējas, liela ātruma, augstas frekvences un augstas integrācijas virzienā. Pusvadītāju nozare ir iegājusi laikmetā pēc Mūra, un progresīvie procesi vairs nav vērsti tikai uz vafeļu ražošanas tehnoloģiju mezglu attīstību, bet pakāpeniski pievēršas progresīvai iepakošanas tehnoloģijai. Uzlabotā iepakošanas tehnoloģija var ne tikai uzlabot funkcijas un palielināt produkta vērtību, bet arī efektīvi samazināt ražošanas izmaksas, kļūstot par svarīgu ceļu Mūra likuma turpināšanai. No vienas puses, galvenā daļiņu tehnoloģija tiek izmantota, lai sadalītu sarežģītas sistēmas vairākās iepakošanas tehnoloģijās, kuras var iepakot neviendabīgā un neviendabīgā iepakojumā. Savukārt integrētās sistēmas tehnoloģija tiek izmantota dažādu materiālu un konstrukciju ierīču integrēšanai, kam ir unikālas funkcionālās priekšrocības. Izmantojot mikroelektronikas tehnoloģiju, tiek realizēta daudzu funkciju un dažādu materiālu ierīču integrācija un tiek realizēta attīstība no integrālajām shēmām līdz integrētajām sistēmām.
Pusvadītāju iepakojums ir sākumpunkts mikroshēmu ražošanai un tilts starp mikroshēmas iekšējo pasauli un ārējo sistēmu. Šobrīd, papildus tradicionālajiem pusvadītāju iepakošanas un testēšanas uzņēmumiem, pusvadītājuvafelelietuves, pusvadītāju projektēšanas uzņēmumi un integrēto komponentu uzņēmumi aktīvi izstrādā progresīvu iepakojumu vai ar to saistītās galvenās iepakošanas tehnoloģijas.
Tradicionālās iepakošanas tehnoloģijas galvenie procesi irvafeleretināšana, griešana, štancēšanas savienošana, stiepļu savienošana, plastmasas blīvēšana, galvanizācija, ribu griešana un formēšana utt. Starp tiem presformu savienošanas process ir viens no sarežģītākajiem un kritiskākajiem iepakošanas procesiem, un presformu savienošanas procesa aprīkojums ir arī viens no viskritiskākā kodoliekārta pusvadītāju iepakojumā, un tā ir viena no iepakošanas iekārtām ar augstāko tirgus vērtību. Lai gan progresīvā iepakošanas tehnoloģija izmanto tādus priekšgala procesus kā litogrāfija, kodināšana, metalizācija un planarizācija, vissvarīgākais iepakošanas process joprojām ir presēšanas process.
2 Pusvadītāju savienošanas process
2.1. Pārskats
Presformas savienošanas procesu sauc arī par mikroshēmu iekraušanu, serdes iekraušanu, presformu savienošanu, šķembu savienošanas procesu utt. Presformas savienošanas process ir parādīts 1. attēlā. Vispārīgi runājot, presformas savienošana ir mikroshēmas noņemšana no vafeles, izmantojot metināšanas galviņu. iesūkšanas sprauslu, izmantojot vakuumu, un novietojiet to uz svina rāmja vai iepakojuma substrāta paredzētās spilventiņu zonas vizuālā vadībā, lai mikroshēma un spilventiņš būtu sasiets un fiksēts. Presformu savienošanas procesa kvalitāte un efektivitāte tieši ietekmēs turpmākās stiepļu savienošanas kvalitāti un efektivitāti, tāpēc presformu savienošana ir viena no galvenajām tehnoloģijām pusvadītāju aizmugures procesā.
Dažādiem pusvadītāju izstrādājumu iepakošanas procesiem pašlaik ir sešas galvenās presēšanas procesa tehnoloģijas, proti, līmēšana, eitektiskā savienošana, mīkstlodēšanas savienošana, sudraba saķepināšanas savienošana, karstās presēšanas savienošana un flip-chip savienošana. Lai panāktu labu mikroshēmu savienošanu, ir jāpanāk, lai galvenie procesa elementi veidņu savienošanas procesā sadarbotos viens ar otru, galvenokārt iekļaujot presformas savienošanas materiālus, temperatūru, laiku, spiedienu un citus elementus.
2. 2 Līmēšanas process
Līmēšanas laikā pirms mikroshēmas ievietošanas uz svina rāmja vai iepakojuma substrāta ir jāuzklāj noteikts līmes daudzums, un pēc tam savienojošā galva paņem mikroshēmu, un, izmantojot mašīnredzes vadību, mikroshēma tiek precīzi novietota uz līmējuma. svina rāmja vai iepakojuma substrāta pozīcija, kas pārklāta ar līmi, un mikroshēmai caur presformas savienošanas mašīnas galvu tiek pielikts noteikts presēšanas spēks, veidojot līmes slānis starp mikroshēmu un svina rāmi vai iepakojuma pamatni, lai sasniegtu mikroshēmas līmēšanas, uzstādīšanas un nostiprināšanas mērķi. Šo presformas savienošanas procesu sauc arī par līmes līmēšanas procesu, jo līme ir jāuzklāj presformas līmēšanas mašīnas priekšā.
Parasti izmantotās līmvielas ietver pusvadītāju materiālus, piemēram, epoksīda sveķus un vadošu sudraba pastu. Līmēšana ir visplašāk izmantotais pusvadītāju mikroshēmu savienošanas process, jo process ir salīdzinoši vienkāršs, izmaksas ir zemas un var izmantot dažādus materiālus.
2.3. Eitektiskās savienošanas process
Eitektiskās savienošanas laikā eitektiskās savienošanas materiāls parasti tiek iepriekš uzklāts uz mikroshēmas apakšas vai svina rāmja. Eitektiskās savienošanas iekārta uztver mikroshēmu un to vada mašīnredzes sistēma, lai precīzi novietotu mikroshēmu atbilstošajā svina rāmja savienošanas pozīcijā. Mikroshēma un svina rāmis veido eitektisko savienojuma saskarni starp mikroshēmu un iepakojuma substrātu, kombinējot karsēšanu un spiedienu. Eitektisko savienošanas procesu bieži izmanto svina rāmja un keramikas substrāta iepakojumā.
Eitektiskos savienojošos materiālus noteiktā temperatūrā parasti sajauc divi materiāli. Parasti izmantotie materiāli ir zelts un alva, zelts un silīcijs utt. Izmantojot eitektisko savienošanas procesu, sliežu ceļa pārraides modulis, kurā atrodas vadošais rāmis, iepriekš uzsildīs rāmi. Eitektiskās saites procesa īstenošanas atslēga ir tāda, ka eitektiskās saites materiāls var izkausēt temperatūrā, kas ir daudz zemāka par abu sastāvdaļu kušanas temperatūru, veidojot saiti. Lai novērstu rāmja oksidēšanu eitektiskās saites procesā, eitektiskās saites procesā bieži tiek izmantotas aizsarggāzes, piemēram, ūdeņraža un slāpekļa maisījuma gāze, kas tiek ievadīta sliežu ceļā, lai aizsargātu svina rāmi.
2. 4 Mīkstlodēšanas savienošanas process
Veicot mīkstlodēšanas savienojumu, pirms mikroshēmas ievietošanas savienojuma pozīcija uz svina rāmja tiek alvota un nospiesta vai dubultota, un svina rāmis ir jāuzsilda trasē. Mīkstlodēšanas savienošanas procesa priekšrocība ir laba siltumvadītspēja, un trūkums ir tas, ka to ir viegli oksidēt un process ir salīdzinoši sarežģīts. Tas ir piemērots barošanas ierīču svina rāmja iesaiņošanai, piemēram, tranzistora kontūru iepakojumam.
2. 5 Sudraba saķepināšanas savienošanas process
Visdaudzsološākais pašreizējās trešās paaudzes jaudas pusvadītāju mikroshēmas savienošanas process ir metāla daļiņu saķepināšanas tehnoloģijas izmantošana, kas vadošā līmē sajauc polimērus, piemēram, epoksīda sveķus, kas ir atbildīgi par savienojumu. Tam ir lieliska elektrovadītspēja, siltumvadītspēja un augstas temperatūras ekspluatācijas īpašības. Tā ir arī galvenā tehnoloģija turpmākiem sasniegumiem trešās paaudzes pusvadītāju iepakojumā pēdējos gados.
2.6. Termokompresijas savienošanas process
Pateicoties augstas veiktspējas trīsdimensiju integrālo shēmu iesaiņojumam, nepārtraukti samazinot mikroshēmu starpsavienojumu ievades/izvades soli, izciļņu izmēru un soli, pusvadītāju uzņēmums Intel ir uzsācis termokompresijas savienošanas procesu progresīvām maza piķa savienošanas lietojumprogrammām, kas savieno sīkas nelīdzenuma mikroshēmas ar soli no 40 līdz 50 μm vai pat 10 μm. Termokompresijas savienošanas process ir piemērots izmantošanai mikroshēmā uz plāksnīti un mikroshēmu uz pamatni. Kā ātrs daudzpakāpju process, termokompresijas savienošanas process saskaras ar izaicinājumiem procesa kontroles jautājumos, piemēram, nevienmērīga temperatūra un nekontrolējama neliela tilpuma lodmetāla kušana. Termokompresijas savienošanas laikā temperatūrai, spiedienam, pozīcijai utt. ir jāatbilst precīzām kontroles prasībām.
2.7. Flip chip savienošanas process
Flip chip savienošanas procesa princips ir parādīts 2. attēlā. Pārvēršanas mehānisms paņem mikroshēmu no vafeles un apgriež to par 180°, lai pārnestu mikroshēmu. Lodēšanas galviņas sprausla paņem mikroshēmu no apgriešanas mehānisma, un mikroshēmas trieciena virziens ir uz leju. Pēc tam, kad metināšanas galviņas sprausla pārvietojas uz iepakojuma pamatnes augšpusi, tā virzās uz leju, lai piestiprinātu un piestiprinātu mikroshēmu uz iepakojuma pamatnes.
Flip chip iepakojums ir uzlabota mikroshēmu savstarpēja savienojuma tehnoloģija, un tā ir kļuvusi par progresīvās iepakošanas tehnoloģijas galveno attīstības virzienu. Tam ir augsta blīvuma, augstas veiktspējas, plānas un īsas īpašības, un tā var atbilst plaša patēriņa elektronisko produktu, piemēram, viedtālruņu un planšetdatoru, izstrādes prasībām. Flip chip savienošanas process samazina iepakojuma izmaksas un var realizēt sakrautas mikroshēmas un trīsdimensiju iepakojumu. To plaši izmanto iepakošanas tehnoloģiju jomās, piemēram, 2,5D/3D integrētajā iepakojumā, vafeļu līmeņa iepakojumā un sistēmas līmeņa iepakojumā. Flip chip savienošanas process ir visplašāk izmantotais un visplašāk izmantotais cieto presēšanas process uzlabotajā iepakošanas tehnoloģijā.
Izlikšanas laiks: 18. novembris 2024