Ինկլորատիվ սալիկի հիմքի հավաքման գործընթաց. Համապարփակ տեխնիկական ակնարկ

1. Ներածություն

Հիմքի վրա հիմնված փաթեթավորումը, մասնավորապես BGA կոնֆիգուրացիաները, դարձել են բարձր արդյունավետության և բարձր մուտք/ելք ինտեգրալ սխեմաների համար գերիշխող հավաքման տեխնոլոգիա: Ի տարբերություն մետաղական շրջանակ օգտագործող կապարե փաթեթների, հիմքի փաթեթները օգտագործում են շերտավորված օրգանական կամ կերամիկական...Ic սուբստրատ որը ապահովում է բազմաթիվ երթուղային շերտեր, սնուցման և հողանցման հարթություններ, ինչպես նաև տարածք-զանգվածային զոդման գնդիկի փոխկապակցում։

Հիմքն ինքնին բազմաշերտ կառուցվածք է, որը սովորաբար կառուցված է բիսմալեյմիդ տրիազինի (BT) խեժից՝ ապակե ամրացմամբ կամ պոլիիմիդային նյութերով: Կերամիկական հիմքի տարբերակների համար արտադրական գործընթացը ներառում է բազմաշերտ կերամիկական կառուցվածքների բարձր ջերմաստիճանում համատեղ թրծում՝ բարձր խտության մետաղացված հիմքեր ստանալու համար:

Մինչդեռ հիմքերի փաթեթները հավաքման գործընթացի առաջին կեսը կիսում են կապարե շրջանակի փաթեթների հետ, ներառյալ վաֆլիի հետին հղկումը, սղոցումը, դրոշմման կցումը, Մետաղալարերի միացում կամ չիպային միացում և ձուլում. հետին մասի գործընթացները զգալիորեն տարբերվում են: Հիմքի փաթեթները ենթարկվում են զոդման գնդիկի ամրացման, վերահոսման, մեկուսացման և վերջնական ստուգման, մինչդեռ կապարե շրջանակի փաթեթները պահանջում են կտրում, ծածկույթապատում և ձևավորման գործողություններ:

2. Վաֆլիի պատրաստման փուլ

2.1 Հետին հղկում

Փաթեթավորման գործընթացը սկսվում է թիթեղների հետին հղկումից, որի արդյունքում թիթեղների հաստությունը կրճատվում է վերջնական փաթեթավորման համար համապատասխան չափորոշիչներին: Շերտավորվող մետաղական կոնֆիգուրացիաների դեպքում թիթեղները հղկվում են զգալիորեն ավելի բարակ չափերի՝ փաթեթի բարձրության սահմանափակումների շրջանակներում չիպերի բազմաթիվ շերտեր տեղավորելու համար:

Հետին հղկումը կիրառում է աստիճանական հաջորդականություն. կոպիտ հղկումը հեռացնում է ծավալային նյութը, նուրբ հղկումը ապահովում է չափերի ճշգրտություն, իսկ հղկումը վերացնում է մակերեսային միկրոճաքերը, որոնք կարող են հանգեցնել կոտրվածքների հակվածության: Պաշտպանիչ ժապավենը շերտավորվում է ակտիվ մակերեսի վրա հղկումից առաջ՝ շղթայի վնասումը կանխելու համար: Հղկումից հետո ամրացնող ժապավենը ամրացվում է վաֆլիի հետևի մասին, և վաֆլին ամրացվում է օղակաձև շրջանակին՝ տեղափոխելու համար:

2.2 Վաֆլիի սղոցում

Վաֆլիների սղոցումը (կտրատումը) մշակված վաֆլիները բաժանում է առանձին մատրիցների՝ օգտագործելով ադամանդե հատիկով ներծծված պտտվող շեղբ: Ավելի ու ավելի բարակ թիթեղների համար լազերային կտրատումը ապահովում է անհպում այլընտրանք, որը նվազեցնում է կոտրման ռիսկը: Կտրատումից հետո մատրիցները մաքրվում են ապաիոնացված ջրով՝ սիլիցիումային փոշին և սղոցման ընթացքում կուտակված ստատիկ լիցքը հեռացնելու համար:

3. Դրոշմային կցման գործընթաց

Մակերեսի կցորդիչը տեղափոխում է առանձին մամլիչը ամրացնող ժապավենից հիմքի մամլիչի հարթակի տարածք: Գործընթացը պահանջում է ճշգրիտ վերցնել-տեղադրելու գործողություններ՝ սոսինձի ուշադիր ընտրությամբ:

Սոսինձ նյութերը բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝

Մակաղապարի ամրացման ժամանակ կարևորագույն նկատառում է ամրացնող ժապավենի կպչունության ամրությունը: Սոսինձը պետք է պահպանի ամուր կպչունության ամրությունը վաֆլիների սղոցի ժամանակ, բայց բավականաչափ թուլանա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցության տակ՝ նախքան մամլիչի հավաքումը, ինչը հնարավորություն կտա մաքուր հեռացնել մամլիչը՝ առանց վնասելու:

4. Միացում. Էլեկտրական միացման մեթոդներ

Փոխկապակցումը հաստատում է էլեկտրական ուղիներ մատրիցային միացման բարձիկների և հիմքի միացման մատների միջև: Կիրառվում են երկու հիմնական մեթոդ՝ մետաղալարով միացում և չիպային միացում:

4.1 Մետաղալարերի միացում

Մետաղալարերի միացման համար օգտագործվում են ոսկե կամ պղնձե մետաղալարեր՝ ջերմության, ճնշման և թրթռման միջոցով՝ չիպերը և հիմքերը էլեկտրականորեն միացնելու համար: Գործընթացի հաջորդականությունը հետևյալ քայլերն է կատարում.

Հիմքի փաթեթավորման համար ոսկե մետաղալարը լայնորեն օգտագործվում է իր գերազանց էլեկտրահաղորդականության և ճկունության շնորհիվ: Պղնձե մետաղալարի տարբերակները, այդ թվում՝ պալադիումով պատված պղինձը (Pd-Cu), նույնպես լայն տարածում են գտել ծախսերի կրճատման և էլեկտրական կատարողականության բարելավման համար:

Մինչև մետաղալարերի միացումը, կատարվում է պլազմային մաքրում՝ միացման մակերեսներից աղտոտիչները հեռացնելու համար, ապահովելով միացման օպտիմալ կպչունություն։

4.2 Flip-Chip միացում և թերլցում

Ֆլիպ-չիպային միացումը ստեղծում է զոդման բլուրներ մատրիցայի մակերեսին և ուղղակիորեն միացնում դրանք հիմքի վրա գտնվող համապատասխան բարձիկներին, ապահովելով գերազանց էլեկտրական կատարողականություն մետաղալարային միացման համեմատ՝ վերացնելով երկար մետաղալարային օղակները։

Սովորաբար կիրառվում են երկու flip-chip միացման գործընթացներ՝

Սիլիկոնային չիպի և օրգանական հիմքի միջև ջերմային ընդարձակման գործակցի անհամապատասխանությունը ստեղծում է լարվածություն, որը միայն բամպերով չի կարող կարգավորվել: Հետևաբար, անհրաժեշտ է թերլցում՝ զոդման միացման հուսալիությունն ապահովելու համար: Թերլցման գործընթացները ներառում են՝

5. Ձուլում. Պարկուճապատում և պաշտպանություն

Ձուլումը պարուրում է հավաքված հիմքը՝ պաշտպանելով մատրիցը և միջմիավորող կառուցվածքները մեխանիկական վնասվածքներից և շրջակա միջավայրի աղտոտիչներից: Էպօքսիդային ձուլման միացությունը (ԷՄԿ) ծառայում է որպես նախընտրելի պարուրող նյութ:

Ձուլման գործընթացը եզակի մարտահրավերներ է ներկայացնում հիմքերի փաթեթավորման համար: Քանի որ չիպերի կույտերի քանակը մեծանում է, մինչդեռ փաթեթի հաստությունը նվազում է, չիպի և փաթեթի վերին մասի միջև եղած բացը շարունակում է փոքրանալ: Բացի այդ, հիմքերը մեծանում են չափսերով՝ մեծ խմբաքանակներով ավելի շատ չիպեր մշակելու համար, ինչը նվազեցնում է արտադրական ծախսերը: Այս միտումները փոխանցման ձուլումը հասցրել են իր սահմաններին:

6. Նշում

Նշումը փորագրում է ապրանքի մասին տեղեկատվություն, ներառյալ կիսահաղորդչի տեսակը, արտադրողը, նախշերը, խորհրդանիշները, թվերը կամ տառերը՝ դրա մակերեսին։ Կիսահաղորդչային փաթեթԱյս տեղեկատվությունը կարևոր է արտադրանքի խափանումների պատճառը հայտնաբերելու համար: Լազերային նշագրումը պլաստիկե փաթեթավորումների համար գերակշռող մեթոդն է, իսկ սև էլեկտրամագնիսական համատեղելիությունը նախընտրելի է ընթեռնելիության համար:

7. Զոդման գնդիկի ամրացում

Զոդման գնդիկի ամրացումը հիմքային փաթեթների համար տարբերակիչ հետին մասում գործընթաց է, որը հաստատում է ինչպես էլեկտրական ուղիներ, այնպես էլ մեխանիկական կապեր փաթեթի և արտաքին սխեմաների միջև։

Զոդման գնդակի տեղադրման հաջորդականությունը՝

Վերահոսման ընթացքում ջերմաստիճանի պրոֆիլը ուշադիր վերահսկվում է այնպիսի պարամետրերով, ինչպիսիք են նախնական տաքացման ժամանակի, գագաթնակետային ջերմաստիճանի և սառեցման արագության օգտագործումը՝ առանց հիմքը վնասելու օպտիմալ միացման ձևավորումն ապահովելու համար։

Զոդման համաձուլվածքների տարածված կազմը ներառում է.

8. Փաթեթի սուբստրատ Արտադրություն

Հիմքն ինքնին կարևորագույն բաղադրիչ է, որը պահանջում է բարդ արտադրական գործընթացներ: Օրգանական հիմքերի դեպքում արտադրության հոսքը ներառում է.

Առաջադեմ հիմքերի արտադրության մեթոդները լուծում են գերբարակ հիմքերի մշակման մարտահրավերը: Երկու չափազանց բարակ հիմքերը կրողի հակառակ կողմերում համատեղելով՝ արտադրության համար անհրաժեշտ կառուցվածքային հաստությունը մեծանում է, ինչը թույլ է տալիս ավանդական մշակման սարքավորումներին մշակել գերբարակ հիմքեր առանց մասնագիտացված սարքավորումների ներդրման:

9. Սինգլյացիա և վերջնական մշակում

ՍինգուլյացիաԱռանձին փաթեթները հիմքի վահանակից առանձնացնում է մեխանիկական սղոցման, լազերային կտրման կամ այլ ճշգրիտ մեթոդների միջոցով։

Մեկուսացումից հետո փաթեթները ենթարկվում են.

• Վերջնական տեսողական ստուգում. Ավտոմատացված օպտիկական ստուգումը հայտնաբերում է այնպիսի թերություններ, ինչպիսիք են անհամապատասխանությունը, եռակցման կամուրջները կամ ճաքերը։
• Էլեկտրական փորձարկում. Անընդհատության, մեկուսացման և ազդանշանի ամբողջականության ստուգում։
• Ռենտգենյան ստուգում. Թաքնված առանձնահատկությունների համար, ինչպիսիք են ֆլիպ-չիպային փաթեթների զոդման միացումները և զոդման գնդիկավոր միացումները։
• Բաց/կարճ փորձարկում. Էլեկտրական միացման անընդհատության ստուգում:
• Փաթեթավորում: Ավարտված փաթեթները փաթեթավորվում են տարաների մեջ՝ առաքման համար։

10. Փաթեթի տարբերակներ

11. Որակի վերահսկողության նկատառումներ

Սուբստրատի փաթեթավորման ողջ հոսքի ընթացքում գործընթացի վերահսկողությունը կարևոր է բարձր բերքատվության և արտադրանքի հուսալիության հասնելու համար։

• Հիմքի հարթություն՝ Զոդման և ձուլման գործընթացներում անհրաժեշտ է վերահսկել ծռվածությունը:
• Պարտատոմսերի ամբողջականություն՝ Կանոնավոր ձգման և կտրման փորձարկումները ապահովում են մետաղալարերի միացման հուսալիությունը։
• Անբավարար լիցքավորման ծածկույթ. Ստուգումն ապահովում է չիպային ճեղքերի լիարժեք լրացումը։
• Զոդման գնդակի ամբողջականությունը՝ Ռենտգենյան ստուգումը հաստատում է զոդման միացման ճիշտ ձևավորումը։
• Մակերեսի կցման որակը՝ Առանց դատարկության սոսինձի կիրառումը կարևոր է ջերմային և մեխանիկական կատարողականի համար։

12. Եզրակացություն

Հիմքի վրա հիմնված փաթեթավորումը, մասնավորապես BGA կոնֆիգուրացիաները, ժամանակակից կիսահաղորդչային սարքերի համար ապահովում են բարդ և բազմակողմանի հավաքման հարթակ: Գործընթացի հոսքը՝ սկսած թիթեղների պատրաստումից մինչև մատրիցային միացում, միացում, ձուլում, զոդման գնդիկի ամրացում և վերջնական փորձարկում, առաջարկում է զգալի առավելություններ կապարային շրջանակի փաթեթների համեմատ, ներառյալ ավելի բարձր մուտքի/ելքի խտությունը, գերազանց էլեկտրական կատարողականությունը, բարելավված ջերմային կառավարումը և ավելի մեծ նախագծային ճկունությունը:

Զարգացող միտումներից են ավելի բարակ հիմքերի կիրառումը, ինչը հնարավոր է դարձել կրիչների մշակման առաջադեմ տեխնիկայի, մանր ճեղքերով պատիճավորման համար սեղմման ձուլման և շրջակա միջավայրի պահպանման համար կապար չպարունակող զոդման համաձուլվածքների կիրառման շնորհիվ: Քանի որ ինտեգրման խտությունը շարունակում է աճել, իսկ փաթեթավորման չափերը շարունակում են կրճատվել, հիմքերի փաթեթավորման տեխնոլոգիաները կշարունակեն զարգանալ՝ հաջորդ սերնդի կիսահաղորդչային կիրառությունների պահանջները բավարարելու համար: