Yarı iletken kalıp üzerine çalışmayapıştırma işlemiYapışkan bağlama işlemi, ötektik bağlama işlemi, yumuşak lehim bağlama işlemi, gümüş sinterleme bağlama işlemi, sıcak presleme bağlama işlemi, flip chip bağlama işlemi dahil. Yarı iletken kalıp bağlama ekipmanının türleri ve önemli teknik göstergeleri tanıtılıyor, gelişim durumu analiz ediliyor ve gelişim eğilimi öngörülüyor.
1 Yarı iletken endüstrisine ve ambalajlamaya genel bakış
Yarı iletken endüstrisi özellikle yukarı yöndeki yarı iletken malzemeleri ve ekipmanları, orta yöndeki yarı iletken üretimini ve aşağı yöndeki uygulamaları içerir. ülkemin yarı iletken endüstrisi geç başladı, ancak yaklaşık on yıllık hızlı gelişimin ardından ülkem dünyanın en büyük yarı iletken ürün tüketici pazarı ve dünyanın en büyük yarı iletken ekipman pazarı haline geldi. Yarı iletken endüstrisi, bir nesil ekipman, bir nesil süreç ve bir nesil ürün modunda hızla gelişiyor. Yarı iletken süreç ve ekipmanları üzerine yapılan araştırmalar, endüstrinin sürekli ilerlemesi için temel itici güçtür ve yarı iletken ürünlerin sanayileşmesi ve seri üretiminin garantisidir.
Yarı iletken paketleme teknolojisinin gelişim tarihi, çip performansının sürekli iyileştirilmesinin ve sistemlerin sürekli minyatürleştirilmesinin tarihidir. Paketleme teknolojisinin iç itici gücü, üst düzey akıllı telefonlar alanından, yüksek performanslı bilgi işlem ve yapay zeka gibi alanlara doğru evrildi. Yarı iletken paketleme teknolojisinin gelişiminin dört aşaması Tablo 1'de gösterilmektedir.
Yarı iletken litografi işlem düğümleri 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm ve 2 nm'ye doğru ilerledikçe Ar-Ge ve üretim maliyetleri artmaya devam ediyor, verim oranı düşüyor ve Moore Yasası yavaşlıyor. Şu anda transistör yoğunluğunun fiziksel sınırları ve üretim maliyetlerindeki büyük artış nedeniyle kısıtlanan endüstriyel gelişme eğilimleri perspektifinden bakıldığında, ambalajlama minyatürleştirme, yüksek yoğunluk, yüksek performans, yüksek hız, yüksek frekans ve yüksek entegrasyon yönünde gelişiyor. Yarı iletken endüstrisi Moore sonrası döneme girdi ve gelişmiş süreçler artık sadece levha üretim teknolojisi düğümlerinin geliştirilmesine odaklanmıyor, aynı zamanda yavaş yavaş ileri paketleme teknolojisine yöneliyor. Gelişmiş paketleme teknolojisi yalnızca işlevleri iyileştirip ürün değerini artırmakla kalmaz, aynı zamanda üretim maliyetlerini de etkili bir şekilde azaltarak Moore Yasasının devamı için önemli bir yol haline gelir. Bir yandan çekirdek parçacık teknolojisi, karmaşık sistemleri, heterojen ve heterojen ambalajlarda paketlenebilecek çeşitli paketleme teknolojilerine bölmek için kullanılıyor. Öte yandan, benzersiz işlevsel avantajlara sahip olan farklı malzeme ve yapıdaki cihazları entegre etmek için entegre sistem teknolojisi kullanılıyor. Mikroelektronik teknolojisi kullanılarak birden fazla fonksiyonun ve farklı malzemelerden yapılmış cihazların entegrasyonu sağlanarak entegre devrelerden entegre sistemlere geçiş gerçekleştirilmektedir.
Yarı iletken paketleme, çip üretiminin başlangıç noktasıdır ve çipin iç dünyası ile dış sistem arasında bir köprüdür. Şu anda geleneksel yarı iletken paketleme ve test şirketlerine ek olarak yarı iletkengofretdökümhaneler, yarı iletken tasarım şirketleri ve entegre bileşen şirketleri, aktif olarak gelişmiş paketleme veya ilgili temel paketleme teknolojilerini geliştiriyor.
Geleneksel paketleme teknolojisinin ana süreçleri şunlardır:gofretinceltme, kesme, kalıp bağlama, tel bağlama, plastik sızdırmazlık, elektrokaplama, kaburga kesme ve kalıplama vb. Bunların arasında kalıp bağlama işlemi en karmaşık ve kritik paketleme işlemlerinden biridir ve kalıp bağlama işlem ekipmanı da bunlardan biridir. yarı iletken paketlemede en kritik çekirdek ekipman olup, piyasa değeri en yüksek paketleme ekipmanlarından biridir. Gelişmiş paketleme teknolojisinde litografi, aşındırma, metalleştirme ve düzlemselleştirme gibi ön uç işlemler kullanılsa da en önemli paketleme işlemi hâlâ kalıpla yapıştırma işlemidir.
2 Yarı iletken kalıp bağlama işlemi
2.1 Genel Bakış
Kalıpla bağlama işlemi aynı zamanda talaş yükleme, çekirdek yükleme, kalıpla bağlama, talaşla bağlama işlemi vb. olarak da adlandırılır. Kalıpla bağlama işlemi Şekil 1'de gösterilmektedir. Genel olarak konuşursak kalıpla bağlama, bir kaynak kafası kullanılarak yonganın levhadan alınmasıdır. vakum kullanarak emme nozülünü kullanın ve bunu görsel kılavuz altında kurşun çerçevenin veya ambalaj alt katmanının belirlenmiş ped alanına yerleştirin, böylece çip ve ped birleşip sabitlenir. Kalıp bağlama işleminin kalitesi ve verimliliği, daha sonraki kablo bağlama işleminin kalitesini ve verimliliğini doğrudan etkileyecektir; dolayısıyla kalıp bağlama, yarı iletken arka uç işlemindeki anahtar teknolojilerden biridir.
Farklı yarı iletken ürün paketleme işlemleri için şu anda altı ana kalıp bağlama işlemi teknolojisi bulunmaktadır: yapışkan bağlama, ötektik bağlama, yumuşak lehim bağlama, gümüş sinterleme bağlama, sıcak presleme bağlama ve flip-chip bağlama. İyi talaş bağlama elde etmek için, kalıp bağlama işlemindeki temel işlem öğelerinin, esas olarak kalıp bağlama malzemeleri, sıcaklık, zaman, basınç ve diğer öğeler dahil olmak üzere birbirleriyle işbirliği yapmasını sağlamak gerekir.
2. 2 Yapışkanlı yapıştırma işlemi
Yapışkanlı bağlama sırasında, çipi yerleştirmeden önce kurşun çerçeveye veya paket alt tabakasına belirli bir miktarda yapıştırıcının uygulanması gerekir ve ardından kalıp bağlama kafası çipi alır ve makine görüşü rehberliği aracılığıyla çip, yapıştırma üzerine doğru bir şekilde yerleştirilir. Yapışkanla kaplanmış kurşun çerçevenin veya paket alt katmanının konumu ve kalıp bağlama makinesi kafası yoluyla çipe belirli bir kalıp bağlama kuvveti uygulanır, böylece çip ile kurşun çerçeve veya paket alt katmanı arasında yapışkan bir tabaka oluşturulur. Çipin yapıştırılması, takılması ve sabitlenmesinin amacı. Bu kalıpla yapıştırma işlemine aynı zamanda tutkalla yapıştırma işlemi de denir çünkü yapıştırıcının kalıp yapıştırma makinesinin önünde uygulanması gerekir.
Yaygın olarak kullanılan yapıştırıcılar arasında epoksi reçine ve iletken gümüş macun gibi yarı iletken malzemeler bulunur. Yapıştırıcıyla bağlama, işlemin nispeten basit olması, maliyetin düşük olması ve çeşitli malzemelerin kullanılabilmesi nedeniyle en yaygın olarak kullanılan yarı iletken çip kalıplı bağlama işlemidir.
2.3 Ötektik bağlanma süreci
Ötektik bağlama sırasında ötektik bağlama malzemesi genellikle çipin veya kurşun çerçevenin tabanına önceden uygulanır. Ötektik bağlama ekipmanı çipi alır ve çipi kurşun çerçevenin karşılık gelen bağlama konumuna doğru bir şekilde yerleştirmek için makine görüş sistemi tarafından yönlendirilir. Çip ve kurşun çerçeve, ısıtma ve basıncın birleşik etkisi altında çip ile ambalaj alt tabakası arasında ötektik bir bağlanma arayüzü oluşturur. Ötektik bağlama işlemi genellikle kurşun çerçeve ve seramik alt tabaka ambalajlarında kullanılır.
Ötektik bağlama malzemeleri genellikle iki malzemeyle belirli bir sıcaklıkta karıştırılır. Yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında altın ve kalay, altın ve silikon vb. yer alır. Ötektik bağlama işlemini kullanırken, kurşun çerçevenin bulunduğu ray iletim modülü çerçeveyi önceden ısıtır. Ötektik bağlanma işleminin gerçekleştirilmesinin anahtarı, ötektik bağlanma malzemesinin, bir bağ oluşturmak üzere iki kurucu malzemenin erime noktasının çok altındaki bir sıcaklıkta eriyebilmesidir. Ötektik bağlama işlemi sırasında çerçevenin oksitlenmesini önlemek amacıyla, ötektik bağlama işlemi ayrıca kurşun çerçeveyi korumak için yola girilecek hidrojen ve nitrojen karışımlı gaz gibi koruyucu gazları da sıklıkla kullanır.
2. 4 Yumuşak lehim bağlama işlemi
Yumuşak lehimleme sırasında, çipi yerleştirmeden önce, kurşun çerçeve üzerindeki bağlama konumu kalaylanır ve preslenir veya çift kalaylanır ve kurşun çerçevenin rayda ısıtılması gerekir. Yumuşak lehim bağlama işleminin avantajı iyi ısı iletkenliğidir, dezavantajı ise oksitlenmesinin kolay olması ve işlemin nispeten karmaşık olmasıdır. Transistör anahat ambalajı gibi güç cihazlarının kurşun çerçeve ambalajı için uygundur.
2. 5 Gümüş sinterleme bağlama işlemi
Mevcut üçüncü nesil güç yarı iletken çipi için en umut verici birleştirme işlemi, iletken yapıştırıcıdaki bağlantıdan sorumlu epoksi reçine gibi polimerleri karıştıran metal parçacık sinterleme teknolojisinin kullanılmasıdır. Mükemmel elektriksel iletkenliğe, termal iletkenliğe ve yüksek sıcaklıkta servis özelliklerine sahiptir. Bu aynı zamanda son yıllarda üçüncü nesil yarı iletken ambalajlamada daha fazla atılım yapılması için de önemli bir teknolojidir.
2.6 Termokompresyon bağlama işlemi
Yüksek performanslı üç boyutlu entegre devrelerin paketleme uygulamasında, çip ara bağlantı giriş/çıkış aralığının, tümsek boyutunun ve aralığının sürekli olarak azaltılması nedeniyle, yarı iletken şirketi Intel, gelişmiş küçük adımlı bağlama uygulamaları için, küçük bağların birleştirilmesi için bir termo-sıkıştırma bağlama işlemini başlattı. 40 ila 50 μm, hatta 10 μm aralıklı talaşlar. Termokompresyonlu bağlama işlemi, talaştan levhaya ve talaştan alt tabakaya uygulamalar için uygundur. Hızlı, çok adımlı bir işlem olan termokompresyonlu birleştirme işlemi, eşit olmayan sıcaklık ve küçük hacimli lehimin kontrol edilemeyen erimesi gibi süreç kontrol sorunlarında zorluklarla karşı karşıyadır. Termokompresyonlu birleştirme sırasında sıcaklık, basınç, konum vb. hassas kontrol gereksinimlerini karşılamalıdır.
2.7 Flip çip bağlama işlemi
Çevirmeli çip bağlama işleminin prensibi Şekil 2'de gösterilmektedir. Çevirme mekanizması yongayı levhadan alır ve yongayı aktarmak için 180° döndürür. Lehim kafası nozulu, çipi çevirme mekanizmasından alır ve çipin çarpma yönü aşağı doğru olur. Kaynak kafası nozulu, ambalaj alt katmanının üstüne hareket ettikten sonra, çipi ambalaj alt katmanına bağlamak ve sabitlemek için aşağı doğru hareket eder.
Flip çip paketleme, gelişmiş bir çip ara bağlantı teknolojisidir ve gelişmiş paketleme teknolojisinin ana gelişme yönü haline gelmiştir. Yüksek yoğunluklu, yüksek performanslı, ince ve kısa özelliklere sahip olup, akıllı telefonlar ve tabletler gibi tüketici elektroniği ürünlerinin geliştirme gereksinimlerini karşılayabilmektedir. Flip chip bağlama işlemi paketleme maliyetini düşürür ve istiflenmiş talaşları ve üç boyutlu paketlemeyi gerçekleştirebilir. 2.5D/3D entegre paketleme, gofret düzeyinde paketleme ve sistem düzeyinde paketleme gibi paketleme teknolojisi alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Flip chip yapıştırma işlemi, ileri paketleme teknolojisinde en yaygın kullanılan ve en yaygın olarak kullanılan katı kalıp yapıştırma işlemidir.
Gönderim zamanı: 18 Kasım 2024