Pag-aaral sa semiconductor dieproseso ng pagbubuklod, kabilang ang proseso ng malagkit na bonding, proseso ng eutectic bonding, proseso ng soft solder bonding, proseso ng bonding ng silver sintering, proseso ng hot pressing bonding, proseso ng flip chip bonding. Ang mga uri at mahahalagang teknikal na tagapagpahiwatig ng semiconductor die bonding equipment ay ipinakilala, ang katayuan ng pag-unlad ay sinusuri, at ang takbo ng pag-unlad ay inaasam.
1 Pangkalahatang-ideya ng industriya ng semiconductor at packaging
Partikular na kinabibilangan ng industriya ng semiconductor ang upstream na mga materyales at kagamitan ng semiconductor, pagmamanupaktura ng midstream na semiconductor, at mga downstream na aplikasyon. huli na nagsimula ang industriya ng semiconductor ng aking bansa, ngunit pagkatapos ng halos sampung taon ng mabilis na pag-unlad, ang aking bansa ay naging pinakamalaking merkado ng consumer ng produkto ng semiconductor sa mundo at pinakamalaking merkado ng kagamitan sa semiconductor sa mundo. Ang industriya ng semiconductor ay mabilis na umuunlad sa mode ng isang henerasyon ng kagamitan, isang henerasyon ng proseso, at isang henerasyon ng mga produkto. Ang pananaliksik sa proseso at kagamitan ng semiconductor ay ang pangunahing puwersang nagtutulak para sa patuloy na pag-unlad ng industriya at ang garantiya para sa industriyalisasyon at mass production ng mga produktong semiconductor.
Ang kasaysayan ng pag-unlad ng teknolohiya ng semiconductor packaging ay ang kasaysayan ng patuloy na pagpapabuti ng pagganap ng chip at patuloy na miniaturization ng mga system. Ang panloob na puwersa ng pagmamaneho ng teknolohiya ng packaging ay umunlad mula sa larangan ng mga high-end na smartphone patungo sa mga larangan tulad ng high-performance computing at artificial intelligence. Ang apat na yugto ng pagbuo ng teknolohiya ng semiconductor packaging ay ipinapakita sa Talahanayan 1.
Habang lumilipat ang mga node ng proseso ng semiconductor lithography patungo sa 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm, at 2 nm, patuloy na tumataas ang mga gastos sa R&D at produksyon, bumababa ang yield rate, at bumabagal ang Batas ni Moore. Mula sa pananaw ng mga uso sa pag-unlad ng industriya, na kasalukuyang nalilimitahan ng mga pisikal na limitasyon ng density ng transistor at ang malaking pagtaas sa mga gastos sa pagmamanupaktura, ang packaging ay umuunlad sa direksyon ng miniaturization, high density, high performance, high speed, high frequency, at high integration. Ang industriya ng semiconductor ay pumasok sa panahon ng post-Moore, at ang mga advanced na proseso ay hindi na nakatutok lamang sa pagsulong ng mga node ng teknolohiya sa pagmamanupaktura ng wafer, ngunit unti-unting bumaling sa advanced na teknolohiya ng packaging. Ang advanced na teknolohiya sa packaging ay hindi lamang maaaring mapabuti ang mga function at pataasin ang halaga ng produkto, ngunit epektibong mabawasan ang mga gastos sa pagmamanupaktura, na nagiging isang mahalagang landas upang ipagpatuloy ang Batas ni Moore. Sa isang banda, ang pangunahing teknolohiya ng particle ay ginagamit upang hatiin ang mga kumplikadong sistema sa ilang mga teknolohiya sa packaging na maaaring i-package sa heterogenous at heterogenous na packaging. Sa kabilang banda, ang pinagsama-samang teknolohiya ng system ay ginagamit upang isama ang mga aparato ng iba't ibang mga materyales at istruktura, na may natatanging mga pakinabang sa pagganap. Ang pagsasama-sama ng maramihang mga pag-andar at mga aparato ng iba't ibang mga materyales ay naisasakatuparan sa pamamagitan ng paggamit ng teknolohiyang microelectronics, at ang pag-unlad mula sa mga integrated circuit hanggang sa mga integrated system ay naisasakatuparan.
Ang packaging ng semiconductor ay ang panimulang punto para sa paggawa ng chip at isang tulay sa pagitan ng panloob na mundo ng chip at ng panlabas na sistema. Sa kasalukuyan, bilang karagdagan sa tradisyonal na semiconductor packaging at pagsubok ng mga kumpanya, semiconductorostiyaang mga foundry, semiconductor design company, at integrated component company ay aktibong bumubuo ng mga advanced na packaging o nauugnay na mga key packaging na teknolohiya.
Ang mga pangunahing proseso ng tradisyonal na teknolohiya ng packaging ayostiyathinning, cutting, die bonding, wire bonding, plastic sealing, electroplating, rib cutting and molding, atbp. Kabilang sa mga ito, ang die bonding process ay isa sa mga pinaka-kumplikado at kritikal na mga proseso ng packaging, at ang die bonding process equipment ay isa rin sa ang pinaka-kritikal na pangunahing kagamitan sa semiconductor packaging, at isa sa mga kagamitan sa packaging na may pinakamataas na halaga sa merkado. Bagama't ang advanced na teknolohiya sa packaging ay gumagamit ng mga front-end na proseso tulad ng lithography, etching, metallization, at planarization, ang pinakamahalagang proseso ng packaging ay ang proseso ng die bonding.
2 Proseso ng pagbubuklod ng semiconductor die
2.1 Pangkalahatang-ideya
Ang proseso ng die bonding ay tinatawag ding chip loading, core loading, die bonding, chip bonding process, atbp. Ang die bonding process ay ipinapakita sa Figure 1. Sa pangkalahatan, ang die bonding ay ang pagkuha ng chip mula sa wafer gamit ang welding head suction nozzle gamit ang vacuum, at ilagay ito sa itinalagang pad area ng lead frame o packaging substrate sa ilalim ng visual na patnubay, upang ang chip at ang pad ay magkadikit at maayos. Ang kalidad at kahusayan ng proseso ng die bonding ay direktang makakaapekto sa kalidad at kahusayan ng kasunod na wire bonding, kaya ang die bonding ay isa sa mga pangunahing teknolohiya sa semiconductor back-end na proseso.
Para sa iba't ibang proseso ng packaging ng produkto ng semiconductor, kasalukuyang may anim na pangunahing teknolohiya sa proseso ng die bonding, katulad ng adhesive bonding, eutectic bonding, soft solder bonding, silver sintering bonding, hot pressing bonding, at flip-chip bonding. Upang makamit ang mahusay na chip bonding, kinakailangan na gawin ang mga pangunahing elemento ng proseso sa proseso ng die bonding na makipagtulungan sa isa't isa, pangunahin kasama ang mga materyales sa die bonding, temperatura, oras, presyon at iba pang mga elemento.
2. 2 Proseso ng malagkit na pagbubuklod
Sa panahon ng adhesive bonding, kailangang ilapat ang isang tiyak na halaga ng adhesive sa lead frame o package substrate bago ilagay ang chip, at pagkatapos ay kukunin ng die bonding head ang chip, at sa pamamagitan ng machine vision guidance, ang chip ay tumpak na inilagay sa bonding. posisyon ng lead frame o package substrate na pinahiran ng malagkit, at ang isang tiyak na die bonding force ay inilalapat sa chip sa pamamagitan ng die bonding machine head, na bumubuo ng isang malagkit na layer sa pagitan ng chip at ng lead frame o substrate ng pakete, upang makamit ang layunin ng pagbubuklod, pag-install at pag-aayos ng chip. Ang proseso ng die bonding na ito ay tinatawag ding glue bonding process dahil kailangang ilagay ang adhesive sa harap ng die bonding machine.
Kasama sa mga karaniwang ginagamit na pandikit ang mga materyales na semiconductor tulad ng epoxy resin at conductive silver paste. Ang malagkit na pagbubuklod ay ang pinakamalawak na ginagamit na proseso ng pagbubuklod ng semiconductor chip dahil ang proseso ay medyo simple, mababa ang gastos, at iba't ibang materyales ang maaaring gamitin.
2.3 Eutectic bonding na proseso
Sa panahon ng eutectic bonding, ang eutectic bonding material ay karaniwang paunang inilalapat sa ilalim ng chip o ang lead frame. Kinukuha ng eutectic bonding equipment ang chip at ginagabayan ng machine vision system upang tumpak na ilagay ang chip sa kaukulang bonding position ng lead frame. Ang chip at ang lead frame ay bumubuo ng isang eutectic bonding interface sa pagitan ng chip at ang package substrate sa ilalim ng pinagsamang pagkilos ng pag-init at presyon. Ang proseso ng eutectic bonding ay kadalasang ginagamit sa lead frame at ceramic substrate packaging.
Ang mga eutectic bonding na materyales ay karaniwang pinaghalo ng dalawang materyales sa isang tiyak na temperatura. Kabilang sa mga karaniwang ginagamit na materyales ang ginto at lata, ginto at silikon, atbp. Kapag ginagamit ang proseso ng eutectic bonding, ang module ng transmisyon ng track kung saan matatagpuan ang lead frame ay magpapainit sa frame. Ang susi sa pagsasakatuparan ng proseso ng eutectic bonding ay ang eutectic bonding material ay maaaring matunaw sa isang temperatura na mas mababa sa temperatura ng pagkatunaw ng dalawang constituent na materyales upang bumuo ng isang bono. Upang maiwasang ma-oxidize ang frame sa panahon ng proseso ng eutectic bonding, ang proseso ng eutectic bonding ay kadalasang gumagamit din ng mga protective gas tulad ng hydrogen at nitrogen mixed gas upang ipasok sa track upang protektahan ang lead frame.
2. 4 Soft solder bonding process
Kapag soft solder bonding, bago ilagay ang chip, ang bonding position sa lead frame ay tinned at pinindot, o double tinned, at ang lead frame ay kailangang painitin sa track. Ang bentahe ng proseso ng soft solder bonding ay magandang thermal conductivity, at ang kawalan ay madali itong mag-oxidize at medyo kumplikado ang proseso. Ito ay angkop para sa lead frame packaging ng mga power device, tulad ng transistor outline packaging.
2. 5 Silver sintering bonding process
Ang pinaka-promising na proseso ng bonding para sa kasalukuyang third-generation power semiconductor chip ay ang paggamit ng metal particle sintering technology, na naghahalo ng mga polymer tulad ng epoxy resin na responsable para sa koneksyon sa conductive glue. Mayroon itong mahusay na electrical conductivity, thermal conductivity, at mataas na temperatura na mga katangian ng serbisyo. Isa rin itong pangunahing teknolohiya para sa karagdagang mga tagumpay sa ikatlong henerasyong semiconductor packaging sa mga nakaraang taon.
2.6 Proseso ng pagbubuklod ng Thermocompression
Sa packaging application ng high-performance three-dimensional integrated circuits, dahil sa patuloy na pagbabawas ng chip interconnect input/output pitch, bump size at pitch, ang semiconductor company na Intel ay naglunsad ng thermocompression bonding process para sa advanced small pitch bonding applications, bonding small bump chips na may pitch na 40 hanggang 50 μm o kahit 10 μm. Ang proseso ng pagbubuklod ng Thermocompression ay angkop para sa mga aplikasyon ng chip-to-wafer at chip-to-substrate. Bilang isang mabilis na proseso ng multi-step, ang proseso ng thermocompression bonding ay nahaharap sa mga hamon sa mga isyu sa pagkontrol sa proseso, tulad ng hindi pantay na temperatura at hindi makontrol na pagkatunaw ng maliit na volume na panghinang. Sa panahon ng thermocompression bonding, ang temperatura, presyon, posisyon, atbp. ay dapat matugunan ang tumpak na mga kinakailangan sa kontrol.
2.7 Proseso ng flip chip bonding
Ang prinsipyo ng proseso ng flip chip bonding ay ipinapakita sa Figure 2. Kinukuha ng mekanismo ng flip ang chip mula sa wafer at i-flip ito ng 180° upang ilipat ang chip. Kinukuha ng soldering head nozzle ang chip mula sa flip mechanism, at ang direksyon ng bump ng chip ay pababa. Matapos lumipat ang welding head nozzle sa tuktok ng substrate ng packaging, gumagalaw ito pababa upang mag-bond at ayusin ang chip sa substrate ng packaging.
Ang flip chip packaging ay isang advanced na chip interconnection na teknolohiya at naging pangunahing direksyon ng pag-unlad ng advanced na teknolohiya ng packaging. Mayroon itong mga katangian ng mataas na density, mataas na pagganap, manipis at maikli, at maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa pagbuo ng mga produktong elektronikong consumer tulad ng mga smartphone at tablet. Ang proseso ng pag-bonding ng flip chip ay nagpapababa ng gastos sa packaging at maaaring magkaroon ng mga stacked chips at three-dimensional na packaging. Ito ay malawakang ginagamit sa mga larangan ng teknolohiya ng packaging tulad ng 2.5D/3D integrated packaging, wafer-level na packaging, at system-level na packaging. Ang proseso ng flip chip bonding ay ang pinakamalawak na ginagamit at pinakamalawak na ginagamit na proseso ng solid die bonding sa advanced na teknolohiya ng packaging.
Oras ng post: Nob-18-2024