Guide de la partie arrière des semi-conducteurs (Partie 1) : Découpe des plaquettes, fixation des puces et câblage

Phase 1 : Préparation et découpe des plaquettes

Entrée de plaquettes finies

Le processus de fabrication en aval commence avec des plaquettes finies — des disques de silicium complets contenant des centaines, voire des milliers, de circuits intégrés identiques. Ces plaquettes ont subi des opérations de photolithographie, de gravure, d'implantation ionique et de métallisation lors de la fabrication en amont.

Inspection des plaquettes (pré-découpe)

Avant la séparation mécanique, les plaquettes subissent une inspection optique automatisée (AOI) à l'aide de systèmes d'imagerie haute résolution. Cette étape permet d'identifier :

• Défauts front-end se propageant au back-end

• Déformation ou variations d'épaisseur des plaquettes

• Contamination affectant la qualité du découpage

Équipement clé :Systèmes d'inspection de plaquettes dotés d'algorithmes de reconnaissance de formes et de capacités de classification des défauts.

Sciage de plaquettes (découpe en dés)

Le découpage de plaquettes permet de séparer les puces individuelles à l'aide de scies à lames diamantées de précision ou de systèmes d'ablation laser. Les technologies de découpage modernes comprennent :

Les paramètres du processus (vitesse de broche, vitesse d'avance et refroidissement) ont un impact direct sur la qualité du bord de la matrice et sur la fiabilité qui en découle.

Inspection après découpe

Une deuxième inspection vérifie :

• Écaillage ou microfissures sur les bords de la matrice

• Dimensions de la matrice conformes aux spécifications

• Intégrité de la couche adhésive (pour les plaquettes collées)

Phase 2 : Assemblage et interconnexion des puces

Fixation de puce (Collage de puce)

Le système de fixation de puces permet de monter des puces individuelles sur des grilles de connexion, des substrats stratifiés ou des boîtiers céramiques à l'aide de :

• Fixation de la matrice époxy :Adhésifs conducteurs chargés d'argent pour la gestion thermique

• Fixation de la matrice eutectique :Alliage or-silicium pour applications à haute fiabilité

• Soudure tendre à fixer :Alliages de soudure sans plomb pour appareils de puissance

Les contrôles critiques du processus comprennent l'épaisseur de la ligne de collage (généralement 25 à 50 μm), la couverture sans vide et la précision du placement de la puce (±25 μm).

Inspection des matrices

L'inspection après fixation confirme :

• précision d'orientation et de rotation de la matrice

• Contrôle du suintement d'adhésif

• Aucune fissure de la matrice due à la force de placement

Liaison par fil

Le câblage par fils crée des interconnexions électriques entre les plots de connexion de la puce et les broches du boîtier à l'aide de fils ultrafins (15 à 50 μm de diamètre). Trois technologies principales prédominent :

Collage thermosonique à billes (TSB)

• Fil d'or ou de cuivre

• L'outil capillaire forme des liaisons par points de suture

• Débit de 15 à 20 liaisons par seconde

Collage par coin ultrasonique

• Fil d'aluminium pour applications électriques

• procédé à température ambiante

• Convient aux appareils sensibles à la température

Variantes avancées

• Liaison par fil de cuivre (réduction des coûts, conductivité améliorée)

• Liaison par ruban (modules de puissance à courant élevé)

• Collage à pas fin (pas de plot

Inspection des liaisons filaires

Les systèmes d'inspection automatisée des liaisons filaires (AWBI) vérifient :

• Précision du positionnement de la colle (±3 μm)

• homogénéité de la hauteur de la boucle de fil

• Aucun affaissement ni balayage du fil

• Conformité aux essais de cisaillement de bille et d'arrachement de fil