Yarımkeçirici kalıp üzərində araşdırmabağlama prosesi, o cümlədən yapışan bağlama prosesi, evtektik birləşdirmə prosesi, yumşaq lehimlə bağlanma prosesi, gümüşün sinterlənməsi bonding prosesi, isti presləmə bonding prosesi, flip chip bonding prosesi. Yarımkeçirici kalıp birləşdirmə avadanlığının növləri və mühüm texniki göstəriciləri təqdim edilir, inkişaf vəziyyəti təhlil edilir və inkişaf tendensiyası proqnozlaşdırılır.
1 Yarımkeçirici sənaye və qablaşdırmaya ümumi baxış
Yarımkeçirici sənayeyə xüsusi olaraq yuxarı yarımkeçirici materialları və avadanlıqları, orta axın yarımkeçirici istehsalı və aşağı axın tətbiqləri daxildir. mənim ölkəmin yarımkeçirici sənayesi gec başladı, lakin təxminən on illik sürətli inkişafdan sonra ölkəm dünyanın ən böyük yarımkeçirici məhsulları istehlak bazarına və dünyanın ən böyük yarımkeçirici avadanlıq bazarına çevrildi. Yarımkeçirici sənayesi bir nəsil avadanlıq, bir nəsil proses və bir nəsil məhsul rejimində sürətlə inkişaf edir. Yarımkeçirici proses və avadanlıqlar üzrə tədqiqatlar sənayenin davamlı tərəqqisinin əsas hərəkətverici qüvvəsi və yarımkeçirici məhsulların sənayeləşdirilməsi və kütləvi istehsalının təminatıdır.
Yarımkeçirici qablaşdırma texnologiyasının inkişaf tarixi çip performansının davamlı təkmilləşdirilməsi və sistemlərin davamlı miniatürləşdirilməsi tarixidir. Qablaşdırma texnologiyasının daxili hərəkətverici qüvvəsi yüksək səviyyəli smartfonlar sahəsindən yüksək performanslı hesablama və süni intellekt kimi sahələrə qədər inkişaf etmişdir. Yarımkeçirici qablaşdırma texnologiyasının inkişafının dörd mərhələsi Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
Yarımkeçirici litoqrafiya prosesi qovşaqları 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm və 2 nm-ə doğru irəlilədikcə, Ar-Ge və istehsal xərcləri artmağa davam edir, məhsuldarlıq dərəcəsi azalır və Mur Qanunu yavaşlayır. Hal-hazırda tranzistor sıxlığının fiziki məhdudiyyətləri və istehsal xərclərinin böyük artması ilə məhdudlaşdırılan sənayenin inkişaf tendensiyaları baxımından qablaşdırma miniatürləşdirmə, yüksək sıxlıq, yüksək performans, yüksək sürət, yüksək tezlik və yüksək inteqrasiya istiqamətində inkişaf edir. Yarımkeçirici sənayesi Murdan sonrakı dövrə qədəm qoydu və qabaqcıl proseslər artıq sadəcə vafli istehsal texnologiyası qovşaqlarının təkmilləşməsinə deyil, tədricən qabaqcıl qablaşdırma texnologiyasına çevrilir. Qabaqcıl qablaşdırma texnologiyası nəinki funksiyaları təkmilləşdirə və məhsulun dəyərini artıra bilər, həm də istehsal xərclərini effektiv şəkildə azalda bilər və Mur Qanununu davam etdirmək üçün mühüm yola çevrilir. Bir tərəfdən, əsas hissəcik texnologiyası mürəkkəb sistemləri heterojen və heterojen qablaşdırmada qablaşdırıla bilən bir neçə qablaşdırma texnologiyasına bölmək üçün istifadə olunur. Digər tərəfdən, inteqrasiya olunmuş sistem texnologiyası unikal funksional üstünlüklərə malik olan müxtəlif material və strukturların cihazlarını birləşdirmək üçün istifadə olunur. Mikroelektronika texnologiyasından istifadə etməklə müxtəlif materialların çoxsaylı funksiyalarının və qurğularının inteqrasiyası həyata keçirilir və inteqral sxemlərdən inteqrasiya olunmuş sistemlərə qədər inkişaf həyata keçirilir.
Yarımkeçirici qablaşdırma çip istehsalı üçün başlanğıc nöqtəsi və çipin daxili dünyası ilə xarici sistem arasında körpüdür. Hal-hazırda, ənənəvi yarımkeçirici qablaşdırma və sınaq şirkətləri ilə yanaşı, yarımkeçiricilərgofrettökmə zavodları, yarımkeçirici dizayn şirkətləri və inteqrasiya olunmuş komponent şirkətləri qabaqcıl qablaşdırma və ya əlaqəli əsas qablaşdırma texnologiyalarını fəal şəkildə inkişaf etdirirlər.
Ənənəvi qablaşdırma texnologiyasının əsas prosesləri bunlardırgofretincəlmə, kəsmə, kalıpla birləşdirmə, məftil birləşdirmə, plastik möhürləmə, elektrokaplama, qabırğa kəsmə və qəlibləmə və s. Onların arasında kalıp bağlama prosesi ən mürəkkəb və kritik qablaşdırma proseslərindən biridir və kalıp bağlama prosesi avadanlığı da onlardan biridir. yarımkeçirici qablaşdırmada ən kritik əsas avadanlıqdır və ən yüksək bazar dəyərinə malik qablaşdırma avadanlıqlarından biridir. Qablaşdırmanın qabaqcıl texnologiyası litoqrafiya, aşındırma, metallaşdırma və planarlaşdırma kimi qabaqcıl proseslərdən istifadə etsə də, ən vacib qablaşdırma prosesi hələ də kalıp bağlama prosesidir.
2 Yarımkeçirici kalıp bağlama prosesi
2.1 Ümumi baxış
Kalıp bağlama prosesinə həmçinin çipin yüklənməsi, nüvənin yüklənməsi, kalıp bağlanması, çip birləşdirilməsi prosesi və s. adlanır. Kalıp birləşdirmə prosesi Şəkil 1-də göstərilmişdir. Ümumiyyətlə, kalıpla birləşdirmə qaynaq başlığından istifadə edərək vaflidən çipi götürməkdir. vakuumdan istifadə edərək emiş nozzini qurun və əyani rəhbərlik altında aparıcı çərçivənin və ya qablaşdırma substratının təyin olunmuş yastiqciq sahəsinə qoyun ki, çip və yastıq yapışdırılır və sabitlənir. Kalıp bağlama prosesinin keyfiyyəti və səmərəliliyi sonrakı tel birləşməsinin keyfiyyətinə və səmərəliliyinə birbaşa təsir edəcəkdir, buna görə də kalıpla bağlanma yarımkeçirici arxa uç prosesində əsas texnologiyalardan biridir.
Müxtəlif yarımkeçirici məhsulun qablaşdırılması prosesləri üçün hazırda altı əsas kalıp bağlama prosesi texnologiyası mövcuddur, yəni yapışqan bağlama, evtektik bağlama, yumşaq lehimlə birləşdirmə, gümüşün sinterlə bağlanması, isti presləmə bağlanması və flip-chip birləşməsi. Yaxşı çip bağlanmasına nail olmaq üçün kalıp bağlama prosesində əsas proses elementlərinin bir-biri ilə əməkdaşlıq etməsi lazımdır, o cümlədən, əsasən kalıp birləşdirici materiallar, temperatur, vaxt, təzyiq və digər elementlər.
2. 2 Yapışqan bağlama prosesi
Yapışqan bağlama zamanı, çipi yerləşdirməzdən əvvəl qurğuşun çərçivəsinə və ya paket substratına müəyyən miqdarda yapışqan tətbiq edilməlidir, sonra kalıp bağlama başlığı çipi götürür və maşın görmə təlimatı vasitəsilə çip dəqiq bir şəkildə bağlanma üzərinə yerləşdirilir. qurğuşun çərçivəsinin və ya yapışdırıcı ilə örtülmüş qablaşdırma substratının mövqeyi və müəyyən bir kalıp bağlama qüvvəsi kalıp bağlama maşınının başlığı vasitəsilə çipə tətbiq edilir, bu da arasında bir yapışan təbəqə meydana gətirir. çipin birləşdirilməsi, quraşdırılması və bərkidilməsi məqsədinə nail olmaq üçün çip və qurğuşun çərçivəsi və ya paket substratı. Bu kalıp bağlama prosesinə yapışqan bağlama prosesi də deyilir, çünki yapışdırıcı kalıp bağlama maşınının qarşısında tətbiq edilməlidir.
Tez-tez istifadə olunan yapışdırıcılara epoksi qatranı və keçirici gümüş pastası kimi yarımkeçirici materiallar daxildir. Yapışqan birləşdirmə ən çox istifadə edilən yarımkeçirici çip kalıp birləşməsi prosesidir, çünki proses nisbətən sadədir, dəyəri aşağıdır və müxtəlif materiallardan istifadə edilə bilər.
2.3 Evtektik birləşmə prosesi
Evtektik birləşmə zamanı evtektik birləşdirmə materialı ümumiyyətlə çipin və ya aparıcı çərçivənin altına əvvəlcədən tətbiq olunur. Evtektik birləşdirmə avadanlığı çipi götürür və çipi aparıcı çərçivənin uyğun birləşdirmə mövqeyinə dəqiq yerləşdirmək üçün maşın görmə sistemi tərəfindən idarə olunur. Çip və qurğuşun çərçivəsi istilik və təzyiqin birləşmiş təsiri altında çip və qablaşdırma substratı arasında eutektik bağlayıcı interfeys təşkil edir. Evtektik bağlama prosesi tez-tez qurğuşun çərçivəsi və keramika substratın qablaşdırılmasında istifadə olunur.
Evtektik bağlayıcı materiallar ümumiyyətlə müəyyən bir temperaturda iki material tərəfindən qarışdırılır. Tez-tez istifadə olunan materiallara qızıl və qalay, qızıl və silikon və s. Evtektik bağlanma prosesinin həyata keçirilməsinin açarı ondan ibarətdir ki, evtektik bağlanma materialı bir əlaqə yaratmaq üçün iki tərkib materialının ərimə nöqtəsindən çox aşağı temperaturda əriyə bilər. Evtektik bağlama prosesi zamanı çərçivənin oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün, evtektik bağlama prosesində qurğuşun çərçivəsini qorumaq üçün trasa daxil edilmək üçün tez-tez hidrogen və azot qarışığı kimi qoruyucu qazlardan istifadə olunur.
2. 4 Yumşaq lehimlə bağlanma prosesi
Yumşaq lehimlə birləşdirildikdə, çipi yerləşdirməzdən əvvəl, qurğuşun çərçivəsindəki yapışdırma mövqeyi qalaylanır və preslənir və ya ikiqat qalaylanır və qurğuşun çərçivəsini yolda qızdırmaq lazımdır. Yumşaq lehimlə bağlanma prosesinin üstünlüyü yaxşı istilik keçiriciliyi, dezavantajı isə oksidləşmənin asan olması və prosesin nisbətən mürəkkəb olmasıdır. Bu, tranzistor kontur qablaşdırması kimi güc cihazlarının qurğuşun çərçivəsinin qablaşdırılması üçün uyğundur.
2. 5 Gümüşün sinterlə bağlanması prosesi
Hazırkı üçüncü nəsil güclü yarımkeçirici çip üçün ən perspektivli birləşdirmə prosesi keçirici yapışqanda birləşmə üçün məsul olan epoksi qatran kimi polimerləri qarışdıran metal hissəciklərin sinterlənməsi texnologiyasının istifadəsidir. Mükəmməl elektrik keçiriciliyinə, istilik keçiriciliyinə və yüksək temperaturda xidmət xüsusiyyətlərinə malikdir. O, həm də son illərdə üçüncü nəsil yarımkeçirici qablaşdırmada gələcək irəliləyişlər üçün əsas texnologiyadır.
2.6 Termokompressiya ilə bağlanma prosesi
Yüksək performanslı üçölçülü inteqral sxemlərin qablaşdırma tətbiqində, çip qarşılıqlı əlaqə giriş/çıxış meydançasının, qabar ölçüsünün və meydançasının davamlı azalması səbəbindən Intel yarımkeçirici şirkəti qabaqcıl kiçik diametrli birləşdirmə tətbiqləri üçün termokompressiya bağlama prosesini işə saldı. 40 ilə 50 μm və ya hətta 10 μm aralığında olan qabar fişlər. Termokompressiya ilə bağlanma prosesi çipdən vafli və çipdən substrata tətbiqlər üçün uyğundur. Sürətli çoxmərhələli bir proses olaraq, termokompressiya ilə bağlanma prosesi qeyri-bərabər temperatur və kiçik həcmli lehimin idarə oluna bilməyən əriməsi kimi prosesə nəzarət məsələlərində çətinliklərlə üzləşir. Termokompressiya ilə bağlanma zamanı temperatur, təzyiq, mövqe və s. dəqiq nəzarət tələblərinə cavab verməlidir.
2.7 Flip çip bağlama prosesi
Flip chip bonding prosesinin prinsipi Şəkil 2-də göstərilmişdir. Flip mexanizmi çipi vaflidən götürür və çipi ötürmək üçün onu 180° çevirir. Lehimləmə başlığı ucluğu çipi çevirmə mexanizmindən götürür və çipin qabar istiqaməti aşağıdır. Qaynaq başlığı ucluğu qablaşdırma substratının yuxarısına doğru hərəkət etdikdən sonra çipi qablaşdırma substratına yapışdırmaq və bərkitmək üçün aşağıya doğru hərəkət edir.
Flip chip qablaşdırma qabaqcıl çip qarşılıqlı əlaqə texnologiyasıdır və qabaqcıl qablaşdırma texnologiyasının əsas inkişaf istiqamətinə çevrilmişdir. Yüksək sıxlıq, yüksək performans, nazik və qısa xüsusiyyətlərə malikdir və smartfonlar və planşetlər kimi istehlakçı elektron məhsullarının inkişaf tələblərinə cavab verə bilər. Flip chip birləşdirmə prosesi qablaşdırma xərclərini aşağı salır və yığılmış çipləri və üç ölçülü qablaşdırmanı həyata keçirə bilər. 2.5D/3D inteqrasiya olunmuş qablaşdırma, vafli səviyyəli qablaşdırma və sistem səviyyəli qablaşdırma kimi qablaşdırma texnologiyası sahələrində geniş istifadə olunur. Flip chip bonding prosesi qabaqcıl qablaşdırma texnologiyasında ən çox istifadə edilən və ən çox istifadə edilən bərk kalıp bağlama prosesidir.
Göndərmə vaxtı: 18 noyabr 2024-cü il