Saznajte više o Gold Nail Head Bump (SBB) tehnologiji Flip Chipa

0040-02544 Gornji dio tijela, Dps metal

0020-33806 Dps gornje komore + poli

 

NaučitiAu vezi sGstarNbolitiHeadBump (SBB)Teknologija odFusnaCkuka

Ovaj članak detaljno opisuje tehnologiju izbočenja glave čavla u tehnologiji flip chip.

I. razvoj tehnologije pakiranja poluvodiča
Tehnologija mikroelektroničkog pakiranja razvijala se usporedo s razvojem oblika uređaja, a povijest njezina razvoja ujedno je i povijest stalnog poboljšanja performansi uređaja i kontinuirane minijaturizacije sustava. Prema klasifikaciji načina postavljanja uređaja na podlogu, mikroelektronička pakiranja mogu se podijeliti u sljedeće razvojne faze:
Prva fazabila je era montaže kroz rupe (THD) prije 80-ih godina 20. stoljeća, predstavljena paketima tipa TO i dual in-line paketima. Funkcija IC-a je relativno jednostavna, broj izvoda je mali, paket se može ručno umetnuti u prolazni otvor PCB-a, nagib vodiča je fiksan, povećanje broja izvoda značit će povećanje paketa veličine, a maksimalna gustoća montaže paketa je 10pin/cm2.
Druga fazabila je era površinske montaže (SMT, surface mount/surface mount) 80-ih godina 20. stoljeća, koju su predstavljali small outline package (SOP) i flat package (QFP), što je znatno povećalo broj pinova i gustoću sklopa, i bila je revolucija u tehnologiji pakiranja u to vrijeme. Koncept dizajna ovih paketa razlikuje se od DIP-a (Dual In-Line Package) po tome što je veličina tijela paketa fiksna, a korak po rubu varira prema potrebi, što također poboljšava produktivnost, s maksimalnim brojem izvoda od 300 i gustoćom ugradnje od 10-50pin/cm2, što je ujedno i zlatno doba plastične ambalaže s metalnim olovom.
Treća fazaje doba paketa lemnih kuglica (BGA) / paketa veličine čipa (CSP) u 90-ima 20. stoljeća, korak BGA je uglavnom 1,5 mm i 1,27 mm, proširenje koraka uvelike promiče napredak tehnologije ugradnje i poboljšanje učinkovitosti proizvodnje, gustoća ugradnje BGA paketa je oko 40-60pin/cm2, a zatim je Japan upotrijebio koncept BGA na razini čipa i razvio CSP paket s manji korak, korak koraka može biti manji od 1,0 mm, a CSP paket dodatno smanjuje veličinu i težinu proizvoda, poboljšavajući konkurentnost proizvoda, a BGA era prešla je u BGA/CSP eru .

Postoje četiri glavne tehnologije za postizanje pakiranja veličine čipa: spajanje žicama (WB), automatizirano spajanje trakom (TAB), preokretni čip (FC) i kroz silicij (TSV). WB tehnologija odnosi se na lijepljenje metalnih izvoda i jastučića pod djelovanjem ultrazvuka, a prema načinu spajanja dijeli se na termoultrazvučno kuglasto lijepljenje i ultrazvučno klinasto lijepljenje. WB čini 90% tržišta pakiranja za čipove zbog svoje izvrsne pouzdanosti, ali budući da spoj formiran spajanjem žice ima određenu visinu koja utječe na veličinu paketa, generira kašnjenje električnog signala i povećava vrijednost otpora , potraga za novom tehnologijom primarnog pakiranja prikladnom za pakiranja male veličine postala je žarište istraživanja.
TAB tehnologija je tehnologija koja spaja čipove na nosive trake u jednom trenutku pomoću olovnih traka ispod matrice za vruće žigosanje, a proizvodnja metalnih izbočina, nosećih traka i matrica za vruće žigosanje u ovoj tehnologiji donosi velike izazove masovnoj proizvodnji.
TSV tehnologija je nova tehnologija u nastajanju, veza u ovoj tehnologiji uglavnom ovisi o vezi između Cu izbočine i prethodno obloženog sloja Au u silicijskoj izolaciji, koja je prikladna za 3D laminirana pakiranja, i budući da elektronički proizvodi imaju Visoki zahtjevi za veličinu paketa, veličina prolaznih silicijskih otvora je vrlo mala, tako da su ujednačenost Au premaza u prolaznim silicijskim otvorima i pouzdanost veze donijeli velike izazove razvoju i primjeni ove tehnologije.

II. FlipChip tehnologija
Tehnologija FlipChip (FC) metoda je invertiranja aktivne strane čipa za poravnavanje supstrata za mikro-vezu, inverzija aktivnog uređaja smanjuje veličinu pakiranja elektroničkih proizvoda, a zbog kontrolirane veličine lemljenog spoja, ova je metoda prikladna za pakiranje elektroničkih proizvoda visoke integracije i velike snage s finim razmakom igala. Shematski dijagram preklopnog čipa je sljedeći:

Kako bi se realizirao proces flip chip-a, potrebno je ostvariti proizvodnju izbočina na površini čipa, a postoji šest uobičajenih metoda formiranja izbočina: Stud Bump Bond, izbočina za lemljenje isparavanjem, izbočina za lemljenje galvaniziranjem, tiskana izbočina za lemljenje, izbočina kuglice i izbočina za prijenos lema. U pakiranju kamere mobilnog telefona koje koristimo u svakodnevnom životu, tehnologija koja se koristi za spajanje slikovnog čipa na podlogu je zlatna neravnina (SBB) veza u preklopnom čipu:


III.Što je SBB (SBB, Stud Bump Bond)?
Izrada flip chip nail head bump-a je korištenje balona bez zraka(SBB, Stud Bump Bond)oblikovan metalnom žicom za međusobno povezivanje I/O porta čipa s iglom paketa ili područjem lemljenja ožičenja na podlozi;
Pod kombiniranim djelovanjem ultrazvučne energije, veznog tlaka i drugih čimbenika, oksidi i prljavština na površini veznog sučelja se uklanjaju, a plastična deformacija veznog sučelja se događa u isto vrijeme, tako da dolazi do dislokacije u metalu veznog sučelja i stimulira se atomska difuzija, stvarajući čvrstu metalnu izbočinu na glavi nokta.
Za ultrazvučno lijepljenje zlatne žice vrućim prešanjem, promjer zlatne žice je općenito između 0.5mil ~ 2.5mil (1mil=25μm), materijal flip chip podloge općenito je aluminijska podloga (također postoje pozlaćeni jastučići), a površina je obložena aluminijem (pozlatom) debljine oko 2μm.
Sljedeći dijagram prikazuje opremu i dodatke potrebne za izradu pozlaćenih izbočina, uključujući stroj za lijepljenje, kapilaru (kapilarna kapilara) i zlatnu žicu:

Među njima, Kulicke i Soffa (KS) stroj za lijepljenje se više koristi u industriji strojeva za lijepljenje, a unutarnja struktura opreme prikazana je u nastavku:

Dio glave za zavarivanje u opremi ključni je dio proizvodnje zlatne glave čavla, kao što je prikazano na slici ispod, dio glave za zavarivanje uključuje zatezač olova, staklenu olovnu cijev, elektrodu (također poznatu kao upaljač ), kapilara (poznata i kao kapilara) i stezaljka od zlatne žice.

U fazi pripreme za lijepljenje, stezaljka žice je otvorena, a grijaći blok je zagrijan na određenu temperaturu; Kapilara se pomakne prema dolje tako da je otvor kapilare blizu upaljača. U to vrijeme elektronički sustav paljenja oslobađa oko 2000 V visokonaponske struje u vrlo kratkom vremenu, tako da se formira petlja između repne žice od zlatne žice na vrhu kapilare i elektrode upaljača, tako da mali dio zlatne žice izložen ušću kapilare formira se pod djelovanjem struje FAB (Free air ball), a zatim se kapilara nastavlja kretati prema dolje, tako da je FAB u kontaktu s jastučićem čipa, a FAB formira fiksirani oblik pite pod djelovanjem veznog tlaka, a zatim se smanjuje tlak kapilare. Ultrazvučna energija počinje djelovati kako bi stvorila čvrstu vezu između FAB-a i jastučića, nakon što je spajanje završeno, kapilara se pomiče prema gore tako da kapilarna mlaznica može ostaviti mali komad zlatne žice, kako bi se formirao FAB za sljedeći rad sa svjećicom za spajanje, kapilara se prestaje dizati nakon pomicanja više udaljenosti, žičana stezaljka zateže zlatnu žicu, kapilara se nastavlja pomicati prema gore sa žičanom stezaljkom i zlatnom žicom, a zlatna žica je prekinuta u procesu kretanja prema gore, ostavljajući izbočinu na glavi čavla.
Prvi sloj zlatne izbočine na glavi čavla zalijepljen je na aluminijsku podlogu, a na temelju dovršetka prvog sloja zlatne izbočine na glavi čavla, napravljeno je lijepljenje drugog sloja zlatne izbočine na glavi čavla kako bi se ostvarilo lijepljenje cijelog laminiranu zlatnu izbočinu na glavi čavla, a cijeli postupak lijepljenja sličan je postupku lijepljenja prvog sloja zlatne izbočine na glavi čavla. Na proces lijepljenja zlatnih izbočina na glavi nokta uglavnom utječu pritisak lijepljenja, snaga lijepljenja i vrijeme lijepljenja. Proces formiranja zlatne glave čavla prikazan je na sljedećoj slici:

Proces spajanja zlatne glave nokta uglavnom se dijeli u tri faze: prva faza je faza sudara, odnosno faza koncentracije pritiska vezivanja, koju karakterizira maksimalni pritisak vezivanja, a snaga vezivanja se ne primjenjuje u ovoj fazi. Druga faza je faza pripreme za spajanje, gdje će se kapilara pripremiti za djelovanje spajanja između izbočine zlatne glave čavla i jastučića; U ovoj fazi se smanjuje pritisak vezivanja. Treća faza je faza vezivanja, a to je faza u kojoj zlatna izbočina i jastučić formiraju vezu, i faza u kojoj snaga vezivanja i pritisak veze djeluju zajedno; U ovoj fazi kapilara se pod djelovanjem ultrazvuka počinje snažno pomicati, vezna površina se uništava i brzo se stvara čvrsta veza u vrlo kratkom vremenu.

IV. Čimbenici koji utječu na izbočinu glave zlatnog čavla
1, Izbor kapilare
U postupku lijepljenja laminirane zlatne glave čavla, dosljednost svake zlatne veze glave čavla ključan je čimbenik za osiguranje uspjeha veze. Veličina kapilare određuje karakteristike vezivanja laminirane zlatne glave čavla i geometrijske karakteristike zlatne izbočine na glavi čavla. Stoga, kako bi se dobila zlatna izbočina na glavi čavla s dobrom konzistencijom veze, potrebno je odabrati odgovarajuću kapilaru. Veličina otvora kapilare (H), promjer skošenja (CD) i kut skošenja (CA) obično su najvažniji referentni čimbenici za odabir kapilare.
Donja slika je relevantan parametar za Kulicke i Soffa (kapilara):


2, učinak prvog sloja zlatnog efekta izbočine glave nokta
Flip laminirano zlatno spajanje glave nokta je dovršiti prvi sloj zlatne veze glave nokta, a zatim drugi sloj zlatnog lijepljenja glave nokta, to jest, laminirana zlatna glava nokta sastoji se od prvog sloja zlatnog nokta. kvrga na glavi i drugi sloj zlatnog čavla kvrga na glavi. Sljedeća slika je dijagram mikrostrukture prvog sloja zlatne izbočine na glavi čavla i laminirane zlatne izbočine na glavi čavla.
Prvi sloj zlatnog lijepljenja glave čavala sastavni je dio laminiranog zlatnog lijepljenja glave čavala, a kvaliteta prvog sloja zlatnog lijepljenja glave čavala i parametri njegove veličine utječu na drugi sloj zlatnog lijepljenja glave čavala .


Ključni parametri veličine prvog sloja zlatne izbočine glave čavla prikazani su na donjoj slici, gdje je d promjer zlatne žice, koji je određen zlatnom žicom koja se koristi za lijepljenje, visina h određena je oblikom kapilara za spajanje, a visina ispupčenja zlatne glave čavla H i maksimalni radijalni promjer D izbočine zlatne glave čavla zajednički su određeni parametrima procesa lijepljenja.

Poboljšanje kvalitete zlatne glave čavla uglavnom se postiže optimizacijom sljedećih čimbenika:
(a) (Postavljanje neravnina)
(b) (Bump Shear)
(c) (promjer izbočine)
(d) (Debljina izbočine)
(e) (visina izbočine)
(f) (Test kratera)
(g)(IMC)
Mjerenje potiska zlatne lopte testirano je prema sljedećoj slici:

Za neke uobičajene probleme u praktičnim primjenama, oni se mogu poboljšati sa sljedećih aspekata:


V. Analiza simulacije zlatnih izbočina na glavi čavla
Kroz simulaciju i analizu cijelog procesa spajanja zlatne žice, podaci simulacije prikazani su na sljedećoj slici:

U fazi sudara zlatne glave čavla, raspodjela naprezanja zlatne glave čavla je neravnomjerna, a razina naprezanja je relativno visoka, a područje s velikom razinom naprezanja nalazi se unutar zlatne glave čavla i kontaktne površine između zlatnu izbočinu i jastučić, a ta područja su područja u kojima je koncentriran vezni pritisak.
Sljedeća slika je pozitivan pogled na raspodjelu naprezanja jastučića, naprezanje jastučića je koncentrirano u kružnom području sa veznim središtem kao središtem kruga, u kojem je veće naprezanje raspoređeno u perifernom području kruga, i postoji jasna granica s manjim područjem naprezanja, gdje će deformacija jastučića biti intenzivnija, a nasilna deformacija će uzrokovati više dislokacija i učiniti vezu lakšom za stvaranje veza. Slika s desne strane prikazuje trag veze zlatne glave čavla. Svijetlo bijelo područje je područje stvaranja veze i može se vidjeti da se veza uglavnom stvara u perifernom području koncentričnog kruga sa središtem u geometrijskom središtu podloge, što odgovara većem području raspodjele naprezanja tijekom flip gold nail head bump postupak lijepljenja.

Lijepljenje laminiranih zlatnih izbočina na glavi čavala je dovršavanje drugog sloja zlatnih izbočina na glavi čavala na temelju završetka prvog sloja zlatnih izbočina na glavi čavala. Tijekom cijelog procesa spajanja, kapilara ima učinak i na naprezanje i naprezanje prvog sloja zlatnih izbočina na glavi čavala i drugog sloja zlatnih izbočina na glavi čavala.

Kao što je prikazano na sljedećoj slici, u fazi sudara laminirane zlatne glave čavala, viša razina naprezanja izbočine laminirane zlatne glave čavala uglavnom je raspoređena unutar dvaju zlatnih izbočina na glavi čavala blizu kontaktne površine gornje i donje zlatne izbočine na glavi čavala, u kojima je veće naprezanje koncentrirano u drugom sloju zlatnih izbočina na glavi čavala, a najveće naprezanje pojavljuje se na kontaktnoj površini za spajanje prvog sloja zlatnih izbočina na glavi čavala i drugog sloja zlatni čavlić glava kvrge.

VI,Šesto, sažetak tehnologije izbočine glave čavala
U usporedbi s tradicionalnom tehnologijom spajanja žicama, elektrode u zoni lemljenja za spajanje tehnologije spajanja flip chip-a nisu raspoređene samo duž ruba oko čipa, već se mogu rasporediti ponovnim ožičenjem, tako da tehnologija spajanja flip chip-a ima sljedeće prednosti:
(1) Žice međusobnog povezivanja su vrlo kratke, a lutajući kapacitet, otpornik međusobnog povezivanja i induktivitet međusobnog povezivanja koje stvara međusobno povezivanje mnogo su manji od onih kod WB-a. Kako bismo bili pogodniji za primjenu visokofrekventnih i brzih elektroničkih proizvoda.
(2) Interkonekcije montirane na čipu zauzimaju malo područje podloge i imaju visoku gustoću montiranja na čip.
Bibliography:
(1)Kong Lingsong: Istraživanje kontrole kvalitete Gold Bump termičkog ultrazvučnog spajanja obrnutim čipom (2) Wang Jiao, Mehanizam reakcije oblikovanja i međusklopa kod izbočine glave čavla _Sn-based lemljenje metalnih spojeva
(3)Tang Wenliang, Simulacija i istraživanje pouzdanosti preokrenutog laminiranog zlatnog ključa za glavu čavala

KRAJ