Tanulmány a félvezető szerszámrólkötési folyamat, beleértve a ragasztós kötési eljárást, az eutektikus kötési eljárást, a lágyforrasz-kötési eljárást, az ezüst szinterezési kötési eljárást, a melegen sajtolt kötési eljárást, a flip chip kötési eljárást. Bemutatjuk a félvezető stancolt ragasztóberendezések típusait és fontosabb műszaki mutatóit, elemzik a fejlesztési állapotot, és kilátásba helyezik a fejlődési irányt.
1 A félvezetőipar és a csomagolás áttekintése
A félvezetőipar kifejezetten magában foglalja az upstream félvezető anyagokat és berendezéseket, a középső félvezetőgyártást és a későbbi alkalmazásokat. hazám félvezetőipara későn indult, de közel tíz évnyi gyors fejlődés után országom a világ legnagyobb félvezető termékek fogyasztói piaca és a világ legnagyobb félvezető berendezések piaca lett. A félvezetőipar gyorsan fejlődik egy generációs berendezés, egy generációs folyamat és egy termékgeneráció módozatában. A félvezető eljárások és berendezések kutatása az ipar folyamatos fejlődésének alapvető hajtóereje, valamint a félvezető termékek iparosításának és tömeggyártásának garanciája.
A félvezető csomagolástechnika fejlődéstörténete a chipek teljesítményének folyamatos javításának és a rendszerek folyamatos miniatürizálásának a története. A csomagolástechnika belső hajtóereje a csúcskategóriás okostelefonok területéről olyan területekre fejlődött, mint a nagy teljesítményű számítástechnika és a mesterséges intelligencia. A félvezető csomagolási technológia fejlődésének négy szakaszát az 1. táblázat mutatja be.
Ahogy a félvezető litográfiai folyamat csomópontjai 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm és 2 nm felé haladnak, a K+F és a gyártási költségek tovább emelkednek, a hozam csökken, és a Moore-törvény lassul. Az ipari fejlődési trendek szemszögéből, jelenleg a tranzisztorsűrűség fizikai korlátai és a gyártási költségek óriási növekedése miatt, a csomagolás a miniatürizálás, a nagy sűrűség, a nagy teljesítmény, a nagy sebesség, a magas frekvencia és a magas integráció irányába fejlődik. A félvezetőipar a Moore utáni korszakba lépett, és a fejlett folyamatok már nem csak az ostyagyártás technológiai csomópontjainak fejlesztésére összpontosítanak, hanem fokozatosan a fejlett csomagolási technológia felé fordulnak. A fejlett csomagolási technológia nemcsak a funkciók javítására és a termék értékének növelésére képes, hanem hatékonyan csökkenti a gyártási költségeket is, így a Moore-törvény folytatásának fontos útja. Egyrészt az alapvető részecsketechnológiát arra használják, hogy összetett rendszereket több csomagolási technológiára bontsanak, amelyek heterogén és heterogén csomagolásokba csomagolhatók. Másrészt az integrált rendszertechnológiát különböző anyagú és szerkezetű eszközök integrálására használják, ami egyedülálló funkcionális előnyökkel jár. Mikroelektronikai technológiával valósul meg többféle funkció, különböző anyagú eszköz integrálása, valamint az integrált áramköröktől az integrált rendszerekig való fejlődés.
A félvezető csomagolás a chipgyártás kiindulópontja, és egy híd a chip belső világa és a külső rendszer között. Jelenleg a hagyományos félvezető csomagoló és tesztelő cégek mellett a félvezetőostyaöntödék, félvezető-tervező cégek és integrált alkatrészeket gyártó cégek aktívan fejlesztenek fejlett csomagolási vagy kapcsolódó kulcsfontosságú csomagolási technológiákat.
A hagyományos csomagolási technológia fő folyamatai aostyasoványítás, vágás, szerszámragasztás, huzalkötés, műanyag tömítés, galvanizálás, bordavágás és fröccsöntés stb. Ezek közül a stancolási folyamat az egyik legbonyolultabb és legkritikusabb csomagolási folyamat, és a szerszámos ragasztási folyamat berendezése is az egyik a legkritikusabb magberendezés a félvezető csomagolásban, és az egyik legnagyobb piaci értékű csomagolóberendezés. Bár a fejlett csomagolási technológia olyan front-end eljárásokat használ, mint a litográfia, marattatás, fémezés és síkosítás, a legfontosabb csomagolási folyamat továbbra is a stancolási eljárás.
2 Félvezető szerszámos kötési eljárás
2.1 Áttekintés
A matricakötési folyamatot forgácsbetöltésnek, magbetöltésnek, szerszámragasztásnak, forgácsragasztási eljárásnak is nevezik. A matricaragasztási folyamatot az 1. ábra mutatja. Általánosságban elmondható, hogy a szerszámos kötés a forgács felszedését jelenti az ostyáról egy hegesztőfej segítségével. szívófejet vákuummal, és vizuális irányítás mellett helyezze az ólomkeret vagy a csomagolóanyag kijelölt alátét területére úgy, hogy a forgács és a betét ragasztott és rögzített. A szerszámos kötési folyamat minősége és hatékonysága közvetlenül befolyásolja a későbbi huzalkötés minőségét és hatékonyságát, ezért a szerszámos kötés a félvezető háttérfolyamat egyik kulcsfontosságú technológiája.
A félvezető termékek különböző csomagolási folyamataihoz jelenleg hat fő szerszámos kötési folyamattechnológia létezik, nevezetesen az öntapadó kötés, az eutektikus kötés, a lágyforrasz kötés, az ezüst szinterezés, a melegsajtolás és a flip-chip kötés. A jó forgácskötés eléréséhez szükséges, hogy a szerszámkötési folyamat kulcsfontosságú folyamatelemei együttműködjenek egymással, beleértve a szerszám kötőanyagait, a hőmérsékletet, az időt, a nyomást és egyéb elemeket.
2. 2 Ragasztási eljárás
A ragasztás során a forgács felhelyezése előtt bizonyos mennyiségű ragasztót kell felvinni az ólomkeretre vagy a csomag hordozójára, majd a ragasztófej felveszi a forgácsot, és a gépi látási irányítás révén a forgács pontosan felkerül a ragasztásra. az ólomkeret vagy a ragasztóval bevont csomagolóanyag helyzete, és bizonyos kötési erőt kell kifejteni a forgácsra a szerszámragasztó gép fején keresztül, ami egy ragasztóréteg a chip és az ólomkeret vagy a csomaghordozó között, hogy elérje a forgács ragasztásának, felszerelésének és rögzítésének célját. Ezt a szerszámos kötési folyamatot ragasztókötési eljárásnak is nevezik, mivel a ragasztót a szerszámragasztó gép elé kell felvinni.
Az általánosan használt ragasztók közé tartoznak a félvezető anyagok, például az epoxigyanta és a vezetőképes ezüstpaszta. Az öntapadó kötés a legszélesebb körben használt félvezető chipek kötési eljárása, mivel az eljárás viszonylag egyszerű, a költségek alacsonyak, és sokféle anyag használható.
2.3 Eutektikus kötési folyamat
Az eutektikus kötés során az eutektikus kötőanyagot általában előre felhordják a forgács aljára vagy az ólomkeretre. Az eutektikus kötőberendezés felveszi a forgácsot, és a gépi látórendszer vezérli, hogy a chip pontosan a vezetőkeret megfelelő kötési helyzetébe kerüljön. A forgács és az ólomkeret eutektikus kötési felületet képez a forgács és a csomagolóanyag között melegítés és nyomás együttes hatására. Az eutektikus kötési eljárást gyakran használják ólomkeret és kerámia hordozó csomagolásában.
Az eutektikus kötőanyagokat általában két anyag keveri egy bizonyos hőmérsékleten. Az általánosan használt anyagok közé tartozik az arany és az ón, az arany és a szilícium stb. Az eutektikus kötési eljárás alkalmazásakor a sínátviteli modul, ahol a vezetőkeret található, előmelegíti a keretet. Az eutektikus kötési folyamat megvalósításának kulcsa az, hogy az eutektikus kötőanyag a két alkotó anyag olvadáspontja alatti hőmérsékleten megolvadhat, és kötést alkothat. Annak érdekében, hogy megakadályozzák a keret oxidációját az eutektikus kötési folyamat során, az eutektikus kötési eljárás gyakran használ védőgázokat, például hidrogént és nitrogént kevert gázzal a vágányba az ólomkeret védelmére.
2. 4 Lágyforrasztási eljárás
Lágyforrasztáskor a forgács elhelyezése előtt az ólomkereten lévő ragasztási pozíciót ónozzák és préselik, vagy duplán ónozzák, és az ólomkeretet fel kell melegíteni a pályán. A lágyforrasz kötési eljárás előnye a jó hővezető képesség, hátránya pedig, hogy könnyen oxidálható és a folyamat viszonylag bonyolult. Alkalmas erősáramú eszközök ólomkeretes csomagolására, például tranzisztoros vázlatos csomagolásra.
2. 5 Ezüst szinterezési kötési eljárás
A jelenlegi harmadik generációs teljesítmény-félvezető chipek legígéretesebb kötési eljárása a fémrészecske-szinterelési technológia alkalmazása, amely polimereket, például epoxigyantát kever össze a vezető ragasztóban. Kiváló elektromos vezetőképességgel, hővezető képességgel és magas hőmérsékletű szolgáltatási jellemzőkkel rendelkezik. Ez egyben kulcsfontosságú technológia a harmadik generációs félvezető-csomagolásban az elmúlt években elért további áttörésekhez.
2.6 Hőkompressziós kötési eljárás
A nagy teljesítményű háromdimenziós integrált áramkörök csomagolási alkalmazásában a chip-összeköttetés bemeneti/kimeneti osztásközének, ütési méretének és osztásközének folyamatos csökkentése miatt az Intel félvezetőgyártó vállalat hőkompressziós kötési eljárást indított a fejlett, kis osztású kötési alkalmazásokhoz, apró kötésekhez. 40-50 μm vagy akár 10 μm osztású dudor forgácsok. A hőkompressziós kötési eljárás alkalmas forgács-lapka és chip-hordozó alkalmazásokhoz. Mint egy gyors, többlépéses folyamat, a hőkompressziós kötési folyamat kihívásokkal néz szembe a folyamatszabályozás terén, mint például az egyenetlen hőmérséklet és a kis térfogatú forraszanyag ellenőrizhetetlen olvadása. A hőkompressziós kötés során a hőmérsékletnek, nyomásnak, pozíciónak stb. pontos szabályozási követelményeknek kell megfelelnie.
2.7 Flip chip kötési folyamat
A flip chip kötési folyamat elve a 2. ábrán látható. A flip mechanizmus felveszi a chipet az ostyáról, és 180°-ban elfordítja a chip átviteléhez. A forrasztófej fúvókája felveszi a forrasztó mechanizmusból a forgácsot, és a forrasztási irány lefelé mutat. Miután a hegesztőfej fúvókája a csomagolóanyag tetejére mozdult, lefelé mozog, hogy megragassza és rögzítse a forgácsot a csomagolóanyagon.
A flip chip csomagolás egy fejlett chip összekapcsolási technológia, és a fejlett csomagolási technológia fő fejlesztési irányává vált. Jellemzői: nagy sűrűségű, nagy teljesítményű, vékony és rövid, és megfelel a fogyasztói elektronikai termékek, például okostelefonok és táblagépek fejlesztési követelményeinek. A flip chip ragasztási folyamat csökkenti a csomagolás költségeit, és képes halmozott chipek és háromdimenziós csomagolás megvalósítására. Széles körben használják a csomagolástechnikai területeken, például a 2,5D/3D integrált csomagolásban, az ostyaszintű csomagolásban és a rendszerszintű csomagolásban. A flip chip kötési eljárás a legszélesebb körben használt és legszélesebb körben alkalmazott szilárd szerszámos kötési eljárás a fejlett csomagolási technológiában.
Feladás időpontja: 2024.11.18