A ligação de chips refere-se ao processo de fixação de um chip semicondutor (ou die) a um substrato, como uma placa de circuito impresso (PCI), um lead frame ou outro chip. Essa fixação proporciona:
- Suporte mecânico para o chip.
- Conexões elétricas entre o chip e o substrato.
- Gestão térmica, dissipando o calor gerado durante a operação.
- Alívio do estresse físico Para melhorar a confiabilidade do dispositivo.
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Métodos tradicionais:
- Colagem de matriz (Colocação com a face para cima usando adesivos como epóxi).
- ligação de fios (Conectando os terminais do chip aos terminais do substrato com fios finos).
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Métodos avançados:
- Ligação flip-chip (Chip invertido com esferas de solda criando conexões diretas entre o chip e o substrato).
- Colagem de wafers (ligação ao nível do wafer antes do corte).
Desenvolvido inicialmente pela IBM, ligação flip-chip revolucionou a embalagem ao possibilitar maior densidade de E/S e melhor desempenho elétrico.
- Envolve a aplicação de um adesivo, normalmente fixação de matriz epóxi, no substrato ou na estrutura de chumbo.
- O chip é colocado cara para cima, com pontos de contato acessíveis para posterior ligação de fios.
- O conjunto é curado em um túnel de refluxo ou em forno a temperaturas controladas (150–250°C), solidificando o adesivo.
- Este método proporciona boa resistência mecânica e é amplamente utilizado em Embalagem BGA e outros encapsulamentos de semicondutores.
Desafios:
- Manter a espessura uniforme da resina epóxi é fundamental para evitar empenamento ou deformação.
- A presença de vazios na camada adesiva pode reduzir a condutividade térmica e a confiabilidade.
- O chip é virado de forma que protuberâncias de solda nas almofadas de contato do chip voltadas para o substrato.
- Durante o processo de refluxo, as esferas de solda derretem e criam ambos elétrico e ligações mecânicas.
- Este método elimina a necessidade de ligação por fio, reduzindo a indutância e a resistência parasitas.
- Suporta interconexões de alta densidade, tornando-o ideal para Pacote multi-chip (MCP) integração e dispositivos semicondutores avançados.
Vantagens:
- Melhoria no desempenho elétrico e na dissipação térmica.
- Permite tamanhos de pacote menores e maior número de entradas e saídas (I/O).
- Escolha e coloque é uma etapa crítica na colagem de chips onde os chips individuais são escolhido da lâmina ou fita de corte e colocado precisamente sobre o substrato.
- Após o corte do wafer, os chips permanecem fracamente presos à fita; um ejeção de cavacos O mecanismo levanta delicadamente o chip para facilitar a coleta pelo bocal de vácuo sem danificá-lo.
- O posicionamento preciso do chip (±1 a 10 mícrons) é essencial para uma ligação confiável, especialmente em ligação por compressão térmica e colagem ultrassônica processos.
Ejeção de cavacos
- Depois de cortadas em cubos, as lascas ficam fracamente presas à fita adesiva.
- O ejetor levanta ligeiramente o chip, criando um degrau para a coleta pelo bocal de vácuo.
A fita é mantida plana por meio de vácuo para evitar que grude ou seja danificada.
Filme de fixação de matriz (DAF) É uma película adesiva ultrafina pré-aplicada ao chip ou substrato, oferecendo diversas vantagens em relação à aplicação tradicional de epóxi:
- Fornece espessura uniforme e ligação sem vazios após a cura.
- Simplifica o processo ao integrar o suporte da fita de corte com o adesivo de fixação da matriz.
- Aumenta a confiabilidade em embalagens de semicondutores de alta densidade, incluindo dados empilhados e afinamento de embalagem.
- Compatível com ambos lâmina e corte a laser processos.
Considerações:
- Requer equipamentos de precisão para evitar o aprisionamento de ar e a deformação da película.
- Oferece excelente resistência ao calor e resistência mecânica para ambientes com ciclos térmicos.
A escolha do substrato influencia o processo de colagem:
- Estruturas de chumbo São substratos tradicionais usados em muitas embalagens.
- PCBs Dominam aplicações de grande volume e embalagens pequenas devido à sua versatilidade.
- Substratos avançados podem incluir safira, vidro, ou silício para dispositivos especializados.
Métodos de colagem como ligação por compressão térmica e colagem ultrassônica são empregados dependendo do material do substrato e dos requisitos do dispositivo.
- União por compressão térmica: Utiliza calor e pressão para unir o chip ao substrato, geralmente com solda ou adesivos condutores.
- Colagem ultrassônica: Aplica energia ultrassônica para criar ligações, sendo comumente usada em ligações de fios e em algumas aplicações de fixação de chips.
- Tecnologia de esferas de solda: Essenciais na ligação flip-chip, as esferas de solda proporcionam conexões elétricas e mecânicas.
- Colagem de wafers: Une wafers inteiros antes do corte, possibilitando circuitos integrados 3D e soluções avançadas de encapsulamento.
Os MCPs combinam múltiplos chips em um único encapsulamento para aprimorar a funcionalidade e reduzir a área ocupada. A colagem eficaz dos chips e a fixação ao substrato são vitais para a confiabilidade dos MCPs. Técnicas como colagem de filme de fixação de matriz e ligação flip-chip Facilitar o empilhamento e a interconectividade de alta densidade.
- Colagem de matrizes e colagem de chips São fundamentais para a montagem de dispositivos semicondutores, impactando o desempenho elétrico e a confiabilidade.
- Tradicional fixação de matriz epóxi continua sendo amplamente utilizado, mas é cada vez mais complementado por película de fixação de matriz (DAF) Para maior uniformidade e eficiência do processo.
- Ligação flip-chip A utilização de esferas de solda permite a criação de embalagens de alta densidade e alto desempenho, essenciais para a eletrônica moderna.
- Preciso selecionar e colocar e ejeção de cavacos Os mecanismos garantem a colocação precisa da matriz.
- A escolha do método de colagem depende do tipo de encapsulamento, do substrato e dos requisitos da aplicação.
- Os avanços contínuos nas tecnologias de ligação sustentam a tendência para embalagens de semicondutores menores, mais finas e mais complexas, como por exemplo... Embalagem BGA e pacotes multi-chip.
Compreender os vários colagem de matriz e ligação de chips As técnicas tradicionais são essenciais para os fabricantes de semicondutores que buscam otimizar o desempenho e a confiabilidade da embalagem. fixação de matriz epóxi para avançado ligação flip-chip e o filme anexo Cada método de ligação oferece vantagens exclusivas, adaptadas a aplicações específicas. À medida que os dispositivos semicondutores continuam a diminuir de tamanho e a diversificar-se, a adoção dessas inovações de ligação será fundamental para atender às demandas futuras da indústria.
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