Chipbonden bezeichnet das Verfahren, bei dem ein Halbleiterchip (oder Die) auf ein Substrat wie eine Leiterplatte (PCB), einen Leadframe oder einen anderen Chip aufgebracht wird. Diese Verbindung bietet folgende Vorteile:
- Mechanische Unterstützung für den Chip.
- Elektrische Anschlüsse zwischen dem Chip und dem Substrat.
- Wärmemanagement, wodurch die während des Betriebs entstehende Wärme abgeführt wird.
- Körperlicher Stressabbau um die Zuverlässigkeit des Geräts zu verbessern.
Ursprünglich von IBM entwickelt, Flip-Chip-Bonding hat die Gehäusetechnik revolutioniert, indem eine höhere I/O-Dichte und eine verbesserte elektrische Leistung ermöglicht wurden.
- Dabei wird typischerweise ein Klebstoff aufgetragen Epoxidharz-Befestigungauf das Substrat oder den Leadframe.
- Der Chip wird platziert mit dem Gesicht nach oben, mit zugänglichen Bondpads für nachfolgende Drahtbondierungen.
- Die Baugruppe wird in einem ausgehärteten Zustand Reflow-Tunnel oder im Ofen bei kontrollierten Temperaturen (150–250 °C), um den Klebstoff auszuhärten.
- Dieses Verfahren bietet eine gute mechanische Festigkeit und findet breite Anwendung in BGA-Gehäuse und andere Halbleitergehäuse.
Herausforderungen:
- Die Einhaltung einer gleichmäßigen Epoxidharzschicht ist entscheidend, um Verformungen oder Verzug zu vermeiden.
- Hohlräume in der Klebeschicht können die Wärmeleitfähigkeit und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.
- Der Chip wird umgedreht, so dass Lötperlen auf den Chipflächen, die dem Substrat zugewandt sind.
- Beim Reflow-Prozess schmelzen die Lötperlen und erzeugen beides elektrisch Und mechanische BindungenDie
- Dieses Verfahren macht das Drahtbonden überflüssig und reduziert so die parasitäre Induktivität und den Widerstand.
- Unterstützt hochdichte Verbindungen und ist daher ideal für Multi-Chip-Gehäuse (MCP) Integration und fortschrittliche Halbleiterbauelemente.
Vorteile:
- Verbesserte elektrische Leistung und Wärmeableitung.
- Ermöglicht kleinere Gehäusegrößen und höhere I/O-Zahlen.
- Auswählen und platzieren ist ein entscheidender Schritt beim Chipbonden, bei dem einzelne Chips ausgewählt vom Wafer oder Trennband und platziert präzise auf dem Substrat.
- Nach dem Vereinzeln der Wafer bleiben die Chips schwach am Klebeband haften; Chipauswurf Der Mechanismus hebt den Chip vorsichtig an, um ein beschädigungsfreies Aufsaugen mittels Vakuumdüse zu ermöglichen.
- Eine präzise Chipplatzierung (±1 bis 10 Mikrometer) ist für eine zuverlässige Verbindung unerlässlich, insbesondere bei thermische Kompressionsverbindung Und Ultraschallverbindung Prozesse.
Chipauswurf
Nach dem Würfeln kleben die Chips nur noch schwach am Klebeband.
- Der Auswerfer hebt den Span leicht an und schafft so eine Stufe für die Aufnahme über die Vakuumdüse.
Das Klebeband wird mit einem Vakuum flach gehalten, um ein Verkleben oder Beschädigen zu verhindern.
Die attach film (DAF) ist ein ultradünner Klebefilm, der auf den Chip oder das Substrat voraufgetragen wird und gegenüber der herkömmlichen Epoxidharz-Dosierung mehrere Vorteile bietet:
- Bietet gleichmäßige Dicke Und porenfreie Verbindung nach dem Aushärten.
- Vereinfacht den Prozess durch die Integration von Trennbandunterstützung mit dem Klebstoff für die Chipbefestigung.
- Verbessert die Zuverlässigkeit bei hochdichten Halbleitergehäusen, einschließlich gestapelter Würfel Und VerpackungsreduzierungDie
- Kompatibel mit beiden Klinge Und Lasertrennen Prozesse.
Überlegungen:
- Erfordert präzise Ausrüstung, um Lufteinschlüsse und Filmverformungen zu vermeiden.
- Bietet ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit für Umgebungen mit Temperaturwechseln.
Die Wahl des Substrats beeinflusst den Verbindungsprozess:
- Leadframes sind traditionelle Substrate, die in vielen Verpackungen verwendet werden.
- Leiterplatten Aufgrund ihrer Vielseitigkeit dominieren sie Anwendungen mit hohem Volumen und kleinem Gehäuse.
- Zu den fortschrittlichen Substraten können gehören: Saphir, Glas, oder Silizium für Spezialgeräte.
Bindungsmethoden wie thermische Kompressionsverbindung Und Ultraschallverbindung werden je nach Substratmaterial und Geräteanforderungen eingesetzt.
- Thermisches Kompressionsschweißen: Dabei werden Hitze und Druck eingesetzt, um den Chip mit dem Substrat zu verbinden, häufig mit Lötmitteln oder leitfähigen Klebstoffen.
- Ultraschallschweißen: Nutzt Ultraschallenergie zur Herstellung von Verbindungen, häufig verwendet beim Drahtbonden und einigen Chipmontageanwendungen.
- Lötbump-Technologie: Lötbumps sind beim Flip-Chip-Bonding unerlässlich und stellen elektrische und mechanische Verbindungen her.
- Waferbonden: Verbindet ganze Wafer vor dem Vereinzeln und ermöglicht so 3D-ICs und fortschrittliche Gehäuselösungen.
MCPs vereinen mehrere Chips in einem einzigen Gehäuse, um die Funktionalität zu verbessern und die Größe zu reduzieren. Eine effektive Chipverklebung und Substratbefestigung sind für die Zuverlässigkeit von MCPs unerlässlich. Techniken wie Die Attach Film Bonding Und Flip-Chip-Bonding ermöglichen hochdichtes Stapeln und Interkonnektivität.
- Die-Bonding und Chip-Bonding Sie sind grundlegend für die Montage von Halbleiterbauelementen und beeinflussen die elektrische Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit.
- Traditionell Epoxidharz-Befestigung wird weiterhin häufig verwendet, wird aber zunehmend ergänzt durch die attach film (DAF) zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Prozesseffizienz.
- Flip-Chip-Bonding Die Verwendung von Lötbumps ermöglicht eine hohe Packungsdichte und hohe Leistungsfähigkeit, was für moderne Elektronik von entscheidender Bedeutung ist.
- Präzise pflücken und platzieren Und Chipauswurf Mechanismen gewährleisten eine präzise Werkzeugplatzierung.
- Die Wahl des Verbindungsverfahrens hängt von der Gehäuseart, dem Substrat und den Anwendungsanforderungen ab.
- Die fortlaufenden Fortschritte bei den Verbindungstechnologien unterstützen den Trend zu kleineren, dünneren und komplexeren Halbleitergehäusen wie z. B. BGA-Gehäuse Und Multi-Chip-GehäuseDie
Die verschiedenen Die Bonding Und Chipbonding Techniken sind für Halbleiterhersteller, die die Leistung und Zuverlässigkeit von Gehäusen optimieren wollen, unerlässlich. Von traditionellen Epoxidharz-Befestigung bis fortgeschritten Flip-Chip-Bonding Und die attach film Jede der verschiedenen Technologien und Methoden bietet einzigartige Vorteile, die auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sind. Da Halbleiterbauelemente immer kleiner und vielfältiger werden, ist die Nutzung dieser innovativen Verbindungstechniken entscheidend, um den zukünftigen Anforderungen der Industrie gerecht zu werden.
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