Saznajte više o tehnologiji Flip Chip-a Gold Nail Head Bump (SBB).

0040-02544 Gornji dio tijela, Dps Metal

0020-33806 Gornja komora Dps + Poly

 

NaučiteAbout theGstarNailHeadBump (SBB)Technology ofFlipChip

Ovaj članak detaljno opisuje tehnologiju nabijanja glave zlatnog nokta u tehnologiji flip chip.

I. razvoj tehnologije pakovanja poluprovodnika
Tehnologija mikroelektronskog pakovanja razvijala se zajedno sa razvojem oblika uređaja, a njena istorija razvoja je i istorija kontinuiranog poboljšanja performansi uređaja i kontinuirane minijaturizacije sistema. Od klasifikacije načina ugradnje uređaja na podlogu, mikroelektronska ambalaža se može podijeliti u sljedeće razvojne faze:
Prva fazaje bila era montaže kroz rupu (THD) prije 80-ih godina 20. stoljeća, predstavljena paketima tipa TO i dvostrukim in-line paketima. Funkcija IC-a je relativno jednostavna, broj izvoda je mali, pakovanje se može ručno umetnuti u prolaznu rupu na PCB-u, nagib izvoda je fiksiran, povećanje broja izvoda će značiti povećanje paketa veličine, a maksimalna gustina montaže paketa je 10pin/cm2.
Druga fazabila je era površinskog montiranja (SMT, surface mount/surface mount) 80-ih godina 20. stoljeća, koja je bila predstavljena malim okvirnim paketom (SOP) i ravnim paketom (QFP), što je značajno povećalo broj pinova i gustinu montaže, i bio je revolucija u tehnologiji pakovanja 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 nagib olova oko perimetra varira po potrebi, što također poboljšava produktivnost, uz maksimalni broj elektroda od 300 i gustina montaže od 10-50pin/cm2, što je takođe zlatno doba plastične ambalaže sa metalnim olovom.
Treća fazaje era paketa lemnih kuglica (BGA) / paketa veličine čipa (CSP) u 90ih 20. vijeka, olovni korak BGA je uglavnom 1,5 mm i 1,27 mm, proširenje nagiba olova u velikoj mjeri promovira napredak tehnologije instalacije i poboljšanje efikasnosti proizvodnje, gustina instalacije BGA paketa je oko 40-60pin/cm2, a zatim je Japan koristio koncept BGA na nivou čipa i razvio CSP paket sa manji korak olova, korak olova može biti manji od 1,0 mm, a CSP paket dodatno smanjuje veličinu i težinu proizvoda, poboljšavajući konkurentnost proizvoda, a BGA era je prešla u BGA/CSP eru .

Postoje četiri glavne tehnologije za postizanje pakovanja na nivou čipa: spajanje žice (WB), automatsko lepljenje trakom (TAB), preokretni čip (FC) i preko silikona (TSV). WB tehnologija se odnosi na spajanje metalnih vodova i jastučića pod djelovanjem ultrazvuka, a dijeli se na termoultrazvučno sferično spajanje i ultrazvučno klinasto spajanje prema metodi vezivanja. WB čini 90% tržišta pakovanja čipova zbog svoje odlične pouzdanosti, ali zbog toga što veza formirana spajanjem žice ima određenu visinu koja utiče na veličinu pakovanja, stvara kašnjenje električnog signala i povećava vrednost otpora , potraga za novom tehnologijom primarnog pakovanja pogodnom za pakovanje malih dimenzija postala je žarište istraživanja.
TAB tehnologija je tehnologija koja spaja čipove na noseće trake u jednom trenutku sa olovnim trakama ispod matrice za vruće žigosanje, a proizvodnja metalnih izbočina, nosećih traka i matrica za vruće štancanje u ovoj tehnologiji donosi velike izazove masovnoj proizvodnji.
TSV tehnologija je nova tehnologija u nastajanju, veza u ovoj tehnologiji uglavnom zavisi od veze između Cu izbočina i prethodno obloženog Au sloja u silikonskom prolazu, koji je pogodan za 3D laminirano pakovanje, a budući da elektronski proizvodi imaju visoki zahtjevi za veličinom pakovanja, veličina prolaznih silikonskih otvora je vrlo mala, tako da su ujednačenost Au premaza u prolaznim silikonskim spojevima i pouzdanost veze donijeli velike izazove razvoju i primjeni ove tehnologije.

II. FlipChip tehnologija
FlipChip (FC) tehnologija je metoda invertiranja aktivne strane čipa radi poravnanja supstrata za mikro-vezu, inverzija aktivnog uređaja smanjuje veličinu pakovanja elektronskih proizvoda, a zbog kontrolirane veličine lemnog spoja, ova metoda je pogodna za pakovanje elektronskih proizvoda visoke integracije i velike snage sa finim korakom igle. Šematski dijagram flip čipa je sljedeći:

Da bi se realizovao proces flip chip-a, potrebno je realizovati proizvodnju izbočina na površini čipa, a postoji šest uobičajenih metoda formiranja bump-a: Stud Bump Bond, evaporacijski lemni bump, galvanizovani lemni bump, štampani lemni bump, kuglica bump, i lem transfer bump. U ambalaži kamere za mobilni telefon koju koristimo u svakodnevnom životu, tehnologija koja se koristi za povezivanje čipa za obradu slike sa podlogom je spoj zlatne glave eksera (SBB) u flip čipu:


III.Šta je SBB(SBB,Stud Bump Bond)?
Izrada flip chip naglavka za nokte je korištenje balona bez zraka(SBB, Stud Bump Bond)formiran od metalne žice za međusobno povezivanje ulazno/izlaznog porta čipa sa pinom paketa ili područjem lemljenja ožičenja na podlozi;
Kombiniranim djelovanjem ultrazvučne energije, pritiska vezivanja i drugih faktora uklanjaju se oksidi i prljavština sa površine veznog interfejsa, a istovremeno dolazi do plastične deformacije veznog interfejsa, tako da dolazi do dislokacije u metalu. interfejsa vezivanja i atomska difuzija se stimuliše, formirajući čvrstu metalnu izbočinu glave nokta.
Za ultrazvučno spajanje zlatnom žicom vrućim presovanjem, prečnik zlatne žice je uglavnom između 0.5 mil ~ 2.5 mil (1 mil=25 μm), materijal flip čip jastučića je uglavnom aluminijumski jastučić (postoje i pozlaćeni jastučići), a površina je obložena aluminijumom (zlatom) debljine oko 2μm.
Sljedeći dijagram prikazuje opremu i dodatke potrebne za izradu pozlaćenih izbočina, uključujući mašinu za vezivanje, kapilaru (kapilarna kapilara) i zlatnu žicu:

Među njima, mašina za vezivanje tipa Kulicke i Soffa (KS) se više koristi u industriji mašina za lepljenje, a unutrašnja struktura opreme je prikazana u nastavku:

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

U fazi pripreme lijepljenja, stezaljka žice se otvara, a grijaći blok je zagrijan na određenu temperaturu; Kapilara se pomiče na određenu udaljenost tako da je otvor kapilare blizu upaljača. U ovom trenutku, elektronski sistem paljenja oslobađa oko 2000V visokonaponske struje u vrlo kratkom vremenu, tako da se formira petlja između repne žice zlatne žice na vrhu kapilare i elektrode upaljača, tako da se mali dio zlatne žice izložen kapilarnom otvoru formira se pod djelovanjem struje FAB (Free air ball), a zatim kapilara nastavlja da se kreće prema dolje, tako da je FAB u kontaktu sa čipom, a FAB formira fiksiran oblik pita pod dejstvom pritiska vezivanja, a zatim se pritisak kapilare smanjuje. Ultrazvučna energija počinje djelovati tako da formira čvrstu vezu između FAB-a i jastučića, nakon što je vezivanje završeno, kapilara se pomiče na jednu udaljenost tako da kapilarna mlaznica može ostaviti mali komad zlatne žice, tako da formira FAB za sljedeći rad svjećice za spajanje, kapilara prestaje da se diže nakon što se pomakne dalje, žičana stezaljka zateže zlatnu žicu, kapilara se nastavlja pomicati prema gore sa stezaljkom žice i zlatnom žicom, a zlatna žica je prekinuta u procesu kretanja prema gore, ostavljajući kvrgu na glavi nokta.
Prvi sloj zlatnog vrha za nokte zalijepljen je na aluminijsku podlogu, a na osnovu kompletiranja prvog sloja zlatnog vrha za nokte vrši se lijepljenje drugog sloja zlatnog vrha za nokte kako bi se ostvarilo vezivanje cijele laminirani zlatni ekser na glavi nokta, a cijeli proces lijepljenja je sličan procesu lijepljenja prvog sloja zlatne glave nokta. Na proces vezivanja zlatnih izbočina na glavi noktiju uglavnom utiču pritisak vezivanja, snaga vezivanja i vreme lepljenja. Proces formiranja zlatne glave nokta prikazan je na sljedećoj slici:

Proces lijepljenja zlatnog nokta u obliku čepova uglavnom je podijeljen u tri faze: prva faza je faza sudara, odnosno faza koncentracije pritiska vezivanja, koju karakterizira maksimalni pritisak vezivanja i moć vezivanja se ne primjenjuje u ovoj fazi. Druga faza je faza pripreme vezivanja, gdje će se kapilara pripremiti za akciju vezivanja između izbočine zlatne glave nokta i jastučića; U ovoj fazi, pritisak vezivanja se smanjuje. Treća faza je faza vezivanja, koja je faza u kojoj zlatna izbočina i jastučić formiraju vezu, i faza u kojoj snaga vezivanja i pritisak vezivanja rade zajedno; U ovoj fazi kapilara se počinje silovito pomicati pod djelovanjem ultrazvuka, vezna površina je uništena, a jaka veza se brzo formira za vrlo kratko vrijeme.

IV. Faktori koji utiču na izbočinu zlatne glave nokta
1, Izbor kapilara
U procesu flip laminiranog zlatnog nokta, konzistentnost svake zlatne glave eksera je ključni faktor za osiguranje uspjeha veze. Veličina kapilare određuje karakteristike vezivanja laminiranog zlatnog vrha nokta i geometrijske karakteristike zlatnog vrha nokta. Stoga, da bi se dobila zlatna izbočina na glavi nokta s dobrom konzistencijom vezivanja, potrebno je odabrati odgovarajuću kapilaru. Veličina kapilarne rupe (H), prečnik ivice (CD) i ugao skošenja (CA) su obično najvažniji referentni faktori za odabir kapilare.
Slika ispod je relevantan parametar Kulicke i Soffa (kapilara):


2, Učinak prvog sloja zlatne glave noktiju udarnog efekta
Preokret laminirano zlatnog nokta na glavi je da se završi prvi sloj zlatne glave nokta, a zatim drugi sloj zlatne glave nokta, odnosno, laminirana zlatna izbočina za nokte sastoji se od prvog sloja zlatnog nokta. izbočina na glavi i drugi sloj zlatnog nokta na glavi. Sljedeća slika je dijagram mikrostrukture prvog sloja zlatne izbočine na glavi nokta i laminirane zlatne izbočine na glavi nokta.
Prvi sloj zlatne glave eksera je komponenta laminiranog zlatnog nokta, a kvaliteta prvog sloja zlatne glave eksera i parametri njegove veličine utječu na drugi sloj zlatnog spajanja glave nokta. .


Ključni parametri veličine prvog sloja zlatnog vrha nokta prikazani su na donjoj slici, gdje je d promjer zlatne žice, koji je određen zlatnom žicom koja se koristi za spajanje, visina h određena je oblikom kapilara za vezivanje, i visina izbočine zlatne glave eksera H i maksimalni radijalni prečnik D izbočine zlatnog nokta zajednički su određeni parametrima procesa lepljenja.

Poboljšanje kvalitete zlatnog nokta na glavi uglavnom je kroz optimizaciju sljedećih faktora:
(a) (Postavljanje na udaru)
(b) (smicanje na udaru)
(c) (prečnik izbočina)
(d) (debljina izbočina)
(e) (visina grba)
(f) (Test kratera)
(g)(IMC)
Mjerenje potiska zlatne lopte testira se prema sljedećoj slici:

Za neke uobičajene probleme u praktičnoj primjeni, oni se mogu poboljšati sa sljedećih aspekata:


V. Simulacijska analiza izbočina na glavi noktiju
Kroz simulaciju i analizu cjelokupnog procesa vezivanja zlatne žice, podaci simulacije prikazani su na sljedećoj slici:

U fazi sudara zlatne izbočine glave nokta, raspodjela naprezanja zlatne glave nokta je neravnomjerna, a nivo naprezanja je relativno visok, a područje s velikim nivoom naprezanja nalazi se unutar zlatne izbočine glave nokta i kontaktne površine između vrha nokta. zlatna kvrga i jastučić, a ove oblasti su područja u kojima je koncentrisan pritisak vezivanja.
Sljedeća slika je pozitivan pogled na raspodjelu naprezanja jastučića, napon jastučića koncentriran je u kružnom području sa veznim centrom kao središtem kruga, u kojem je veći napon raspoređen 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 olakšati stvaranje veza. Slika sa desne strane prikazuje trag spoja zlatne izbočine na glavi nokta. Praznobijelo područje je područje koje stvara vezu, a može se vidjeti da se veza uglavnom formira u perifernom području koncentričnog kruga sa centrom na geometrijskom centru jastučića, što odgovara većem području raspodjele naprezanja tokom flip gold nail head bump bonding proces.

Spajanje preokrenutih laminiranih zlatnih izbočina na glavi nokta je završetak drugog sloja zlatnih izbočina na glavi nokta na osnovu kompletiranja prvog sloja zlatnih izbočina na glavi nokta. Tokom čitavog procesa vezivanja, kapilar ima uticaj i na naprezanje i naprezanje prvog sloja zlatnih izbočina na glavi nokta i drugog sloja zlatnih izbočina na glavi nokta.

Kao što je prikazano na sljedećoj slici, u fazi sudara spoja na preokret laminiranoj zlatnoj glavici nokta, viši nivo naprezanja na preokretu laminiranoj zlatnoj glavici nokta je uglavnom raspoređen u unutrašnjosti dva zlatna izbočina na glavi nokta blizu kontaktne površine gornje i donje zlatne izbočine na glavi nokta, u kojima je veći napon koncentriran u drugom sloju zlatnih izbočina na glavi nokta, a maksimalni napon se javlja na veznoj kontaktnoj površini prvog sloja zlatnih izbočina na glavi nokta i drugog sloja. zlatni ekseri na glavi.

VI,Šesto, sažetak tehnologije zlatne glave noktiju
U poređenju sa tradicionalnom tehnologijom spajanja žice, udarne elektrode u zoni veznog lemljenja tehnologije lepljenja flip chip-a nisu samo raspoređene duž ivice oko čipa, već se mogu distribuirati ponovnim ožičenjem, tako da tehnologija lepljenja flip čipa ima sledeće prednosti:
(1) Žice za međusobno povezivanje su vrlo kratke, a zalutali kapacitet, otpornik međukonekcije i induktivnost interkonekcije koju generiše interkonekcija su mnogo manji od onih u WB. Kako bi bili pogodniji za primjenu visokofrekventnih i brzih elektronskih proizvoda.
(2) Interkonekcije postavljene na čip zauzimaju malu površinu supstrata i imaju veliku gustinu montiranja na čip.
Bibliography:
(1)Kong Lingsong: Istraživanje kontrole kvaliteta termičkog ultrazvučnog spajanja čipa sa zlatnom kosom (2) Wang Jiao, Mehanizam formiranja i reakcije na sučelju udarca glave nokta _Metalni spojevi za lemljenje na bazi Sn
(3)Tang Wenliang, Simulacija i istraživanje pouzdanosti preklopnog laminiranog zlatnog ključa za nokte

KRAJ