Łączenie chipów to proces mocowania układu półprzewodnikowego (lub matrycy) do podłoża, takiego jak płytka drukowana (PCB), ramka wyprowadzeń lub inny chip. To mocowanie zapewnia:
- Wsparcie mechaniczne dla chipa.
- Połączenia elektryczne pomiędzy chipem i podłożem.
- Zarządzanie termiczne, rozpraszając ciepło wytwarzane podczas pracy.
- Ulgę w stresie fizycznym w celu zwiększenia niezawodności urządzenia.
-
Metody tradycyjne:
- Łączenie matryc (umieszczanie powierzchnią do góry, przy użyciu klejów, np. epoksydowych).
- Łączenie drutowe (łączenie padów układu scalonego z padami podłoża za pomocą cienkich przewodów).
-
Zaawansowane metody:
- Łączenie chipów typu flip-chip (odwrócony układ scalony z wypustkami lutowniczymi tworzącymi bezpośrednie połączenia układu scalonego z podłożem).
- Łączenie płytek (łączenie na poziomie wafla przed pocięciem).
Opracowany pierwotnie przez IBM, łączenie flip-chipów zrewolucjonizowała pakowanie, umożliwiając większą gęstość wejść/wyjść i ulepszone parametry elektryczne.
- Polega na nałożeniu kleju, zazwyczaj mocowanie matrycy epoksydowej, na podłoże lub ramkę wyprowadzeniową.
- Wkładany jest chip twarzą do góryz dostępnymi podkładkami łączącymi, umożliwiającymi późniejsze łączenie przewodów.
- Zespół jest utwardzany w tunel reflow lub w piecu w kontrolowanej temperaturze (150–250°C), co powoduje zestalenie kleju.
- Metoda ta zapewnia dobrą wytrzymałość mechaniczną i jest szeroko stosowana w Obudowa BGA i innych pakietów półprzewodnikowych.
Wyzwania:
- Utrzymanie jednolitej grubości powłoki epoksydowej jest kluczowe, aby uniknąć odkształceń i deformacji.
- Pustki w warstwie klejącej mogą zmniejszyć przewodność cieplną i niezawodność.
- Żeton jest odwrócony tak, że wypukłości lutownicze na podkładkach matrycy skierowanych w stronę podłoża.
- Podczas procesu lutowania rozpływowego, grudki lutownicze topią się i tworzą elektryczny I wiązania mechaniczne.
- Metoda ta eliminuje konieczność łączenia przewodów, zmniejszając pasożytniczą indukcyjność i rezystancję.
- Obsługuje połączenia o dużej gęstości, co czyni go idealnym rozwiązaniem pakiet wieloprocesorowy (MCP) integracja i zaawansowane urządzenia półprzewodnikowe.
Zalety:
- Lepsze parametry elektryczne i rozpraszanie ciepła.
- Umożliwia stosowanie mniejszych rozmiarów pakietów i większej liczby operacji wejścia/wyjścia.
- Wybierz i umieść jest krytycznym etapem łączenia matryc, w którym poszczególne chipy są doborowy z opłatka lub taśmy do krojenia i umieszczony dokładnie na podłożu.
- Po pocięciu wafli, chipy pozostają słabo przyczepione do taśmy; wyrzut wiórów Mechanizm delikatnie unosi chip, umożliwiając podniesienie dyszy próżniowej bez jej uszkodzenia.
- Dokładne rozmieszczenie chipów (±1 do 10 mikronów) jest niezbędne do niezawodnego łączenia, szczególnie w łączenie termiczne kompresyjne I wiązanie ultradźwiękowe procesy.
Wyrzut wiórów
- Po pokrojeniu chipsy słabo trzymają się taśmy.
- Eżektor nieznacznie unosi wiór, tworząc stopień umożliwiający podniesienie go przez dyszę podciśnieniową.
- Taśma jest utrzymywana płasko za pomocą podciśnienia, aby zapobiec jej przyklejaniu się lub uszkodzeniu.
Folia do przyklejania (DAF) to ultracienka warstwa kleju nakładana wstępnie na matrycę lub podłoże, oferująca szereg korzyści w porównaniu z tradycyjnym dozowaniem żywicy epoksydowej:
- Zapewnia jednolita grubość I wiązanie bez pustych przestrzeni po utwardzeniu.
- Ułatwia proces poprzez zintegrowanie wsparcia taśmy tnącej z klejem mocującym wykrojnik.
- Zwiększa niezawodność w obudowach półprzewodnikowych o dużej gęstości, w tym kostka ułożona w stos I przerzedzanie opakowań.
- Kompatybilny z obydwoma ostrze I cięcie laserowe procesy.
Rozważania:
- Wymaga precyzyjnego sprzętu, aby uniknąć uwięzienia powietrza i deformacji folii.
- Zapewnia doskonałą odporność na ciepło i wytrzymałość mechaniczną w środowiskach narażonych na cykliczne zmiany temperatury.
Wybór podłoża ma wpływ na proces wiązania:
- Ramki ołowiane są tradycyjnymi podłożami stosowanymi w wielu opakowaniach.
- PCB dominują w zastosowaniach o dużej objętości i małych opakowaniach ze względu na swoją wszechstronność.
- Zaawansowane podłoża mogą obejmować szafir, szkło, Lub krzem dla urządzeń specjalistycznych.
Metody łączenia takie jak: łączenie termiczne kompresyjne I wiązanie ultradźwiękowe Stosuje się je w zależności od materiału podłoża i wymagań urządzenia.
- Spajanie termiczne: Wykorzystuje ciepło i ciśnienie do połączenia układu scalonego z podłożem, często za pomocą lutu lub przewodzącego kleju.
- Spajanie ultradźwiękowe: Wykorzystuje energię ultradźwiękową do tworzenia połączeń, powszechnie stosowaną w łączeniach drutowych i niektórych zastosowaniach z wykorzystaniem matryc.
- Technologia lutowania wypukłego: Niezbędne w łączeniu układów typu flip-chip, wypustki lutownicze zapewniają połączenia elektryczne i mechaniczne.
- Łączenie płytek: Łączy całe płytki przed pocięciem, umożliwiając produkcję układów scalonych 3D i zaawansowanych rozwiązań w zakresie pakowania.
W procesorach MCP wiele matryc łączy się w jednym pakiecie, co zwiększa funkcjonalność i zmniejsza zajmowaną powierzchnię. Skuteczne łączenie matryc i mocowanie podłoża ma kluczowe znaczenie dla niezawodności procesorów MCP. Techniki takie jak matryca do mocowania folii I łączenie flip-chipów ułatwianie gęsto układanych stosów i połączeń między nimi.
- Łączenie matryc i wiórów stanowią podstawę montażu urządzeń półprzewodnikowych, mając wpływ na wydajność elektryczną i niezawodność.
- Tradycyjny mocowanie matrycy epoksydowej nadal jest szeroko stosowany, ale jest coraz częściej uzupełniany przez folia do przyklejania (DAF) w celu poprawy jednorodności i wydajności procesu.
- Łączenie chipów typu flip-chip z wypustkami lutowniczymi umożliwia tworzenie obudów o dużej gęstości i wysokiej wydajności, co ma kluczowe znaczenie dla nowoczesnej elektroniki.
- Dokładny wybierz i umieść I wyrzut wiórów mechanizmy zapewniają dokładne umiejscowienie matrycy.
- Wybór metody łączenia zależy od rodzaju obudowy, podłoża i wymagań zastosowania.
- Ciągły postęp w technologiach łączenia wspiera trend w kierunku mniejszych, cieńszych i bardziej złożonych pakietów półprzewodnikowych, takich jak Obudowa BGA I pakiety wieloprocesorowe.
Zrozumienie różnych łączenie matryc I łączenie chipów Techniki te są niezbędne dla producentów półprzewodników, którzy chcą zoptymalizować wydajność i niezawodność obudów. Od tradycyjnych mocowanie matrycy epoksydowej do zaawansowanych łączenie flip-chipów I folia zabezpieczająca Każda z tych technologii oferuje unikalne korzyści, dopasowane do konkretnych zastosowań. Wraz z ciągłym zmniejszaniem się i dywersyfikacją urządzeń półprzewodnikowych, wdrażanie tych innowacji w zakresie łączenia będzie kluczem do sprostania przyszłym wymaganiom przemysłu.
Dowiedz się więcej o technologiach pakowania i łączenia półprzewodników, aby utrzymać się na czele tej dynamicznej branży. Udostępnij ten artykuł lub skontaktuj się z ekspertami branżowymi, aby pogłębić swoją wiedzę i usprawnić procesy produkcyjne już dziś!
