คู่มือการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสุดท้าย (ตอนที่ 1): การตัดเวเฟอร์ การติดชิ้นส่วน และการเชื่อมต่อสายไฟ

ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมและการตัดแผ่นเวเฟอร์

การป้อนเวเฟอร์สำเร็จรูป

กระบวนการผลิตส่วนหลังเริ่มต้นด้วยเวเฟอร์สำเร็จรูป ซึ่งเป็นแผ่นซิลิคอนทรงกลมที่บรรจุวงจรรวมแบบเดียวกันหลายร้อยถึงหลายพันวง เวเฟอร์เหล่านี้ผ่านกระบวนการโฟโตลิโทกราฟี การกัด การฝังไอออน และการเคลือบโลหะในกระบวนการผลิตส่วนหน้าแล้ว

การตรวจสอบเวเฟอร์ (ก่อนการตัดแบ่ง)

ก่อนการแยกด้วยกลไก แผ่นเวเฟอร์จะได้รับการตรวจสอบด้วยระบบแสงอัตโนมัติ (AOI) โดยใช้ระบบถ่ายภาพความละเอียดสูง ขั้นตอนนี้จะระบุ:

• ข้อบกพร่องฝั่ง front-end แพร่กระจายไปยังฝั่ง back-end

• การบิดเบี้ยวหรือความไม่สม่ำเสมอของความหนาของแผ่นเวเฟอร์

• การปนเปื้อนที่ส่งผลต่อคุณภาพการหั่น

อุปกรณ์สำคัญ:ระบบตรวจสอบเวเฟอร์พร้อมอัลกอริธึมการจดจำรูปแบบและความสามารถในการจำแนกข้อบกพร่อง

การเลื่อยแผ่นบาง (การหั่นเป็นลูกเต๋า)

การตัดเวเฟอร์เป็นกระบวนการแยกชิ้นส่วนเวเฟอร์แต่ละชิ้นโดยใช้เลื่อยใบมีดเพชรที่มีความแม่นยำสูงหรือระบบการตัดด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีการตัดเวเฟอร์ที่ทันสมัย ​​ได้แก่:

พารามิเตอร์ของกระบวนการ เช่น ความเร็วรอบแกนหมุน อัตราการป้อน และระบบระบายความร้อน มีผลโดยตรงต่อคุณภาพของขอบแม่พิมพ์และความน่าเชื่อถือในภายหลัง

การตรวจสอบหลังการหั่น

การตรวจสอบครั้งที่สองยืนยันว่า:

• รอยบิ่นหรือรอยแตกเล็กๆ บริเวณขอบแม่พิมพ์

• ขนาดของแม่พิมพ์อยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด

• ความสมบูรณ์ของชั้นกาว (สำหรับเวเฟอร์ที่ติดเทป)

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบและการเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

การติดชิ้นส่วน (การเชื่อมชิ้นส่วน)

เครื่อง Die Attach ใช้สำหรับยึดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แต่ละชิ้นเข้ากับแผ่นนำไฟฟ้า แผ่นลามิเนต หรือบรรจุภัณฑ์เซรามิก โดยใช้:

• การยึดแม่พิมพ์ด้วยอีพ็อกซี่:กาวนำไฟฟ้าที่มีส่วนผสมของเงินสำหรับการจัดการความร้อน

• การยึดแม่พิมพ์ยูเทคติก:โลหะผสมทองคำ-ซิลิคอน สำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง

• การบัดกรีแบบอ่อน:โลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า

การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ ได้แก่ ความหนาของแนวเชื่อม (โดยทั่วไป 25-50 ไมโครเมตร) การครอบคลุมที่ปราศจากช่องว่าง และความแม่นยำในการวางตำแหน่งชิ้นส่วน (±25 ไมโครเมตร)

การตรวจสอบแม่พิมพ์

ผลการตรวจสอบหลังการติดตั้งยืนยันว่า:

• ความแม่นยำในการวางแนวและการหมุนของแม่พิมพ์

• การควบคุมการไหลซึมของกาว

• ไม่มีรอยแตกของแม่พิมพ์จากแรงกดในการติดตั้ง

การเชื่อมต่อสายไฟ

การเชื่อมต่อด้วยลวด (Wire bonding) สร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าขึ้นระหว่างแผ่นเชื่อมต่อของชิปและขาของตัวแพ็คเกจโดยใช้ลวดขนาดเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 15-50 ไมโครเมตร) เทคโนโลยีหลักๆ ที่ใช้กันอยู่มี 3 ประเภท ได้แก่:

การเชื่อมลูกบอลด้วยคลื่นเสียงความร้อน (Thermosonic Ball Bonding หรือ TSB)

• ลวดทองคำหรือทองแดง

• เครื่องมือแบบแคปิลลารีสร้างพันธะแบบลูกบอลและตะเข็บ

• อัตราการประมวลผล 15-20 พันธบัตรต่อวินาที

การยึดติดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคแบบลิ่ม

• ลวดอลูมิเนียมสำหรับงานด้านไฟฟ้า

• กระบวนการที่อุณหภูมิห้อง

• เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิ

ตัวแปรขั้นสูง

• การเชื่อมต่อด้วยลวดทองแดง (ลดต้นทุน เพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้า)

• การเชื่อมต่อแบบริบบิ้น (โมดูลกำลังไฟฟ้ากระแสสูง)

• การเชื่อมต่อแบบละเอียด (

การตรวจสอบสายเชื่อมต่อ

ระบบตรวจสอบการเชื่อมต่อสายไฟอัตโนมัติ (AWBI) จะตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้:

• ความแม่นยำในการวางพันธะ (±3 ไมโครเมตร)

• ความสม่ำเสมอของความสูงของห่วงลวด

• ไม่มีการโก่งงอหรือหย่อนคล้อยของสายไฟ

• การปฏิบัติตามข้อกำหนดการทดสอบแรงเฉือนลูกบอลและแรงดึงลวด