Хагас дамжуулагч үхрийн судалгаахолбох үйл явц, наалдамхай холболтын процесс, эвтектик холболтын процесс, зөөлөн гагнуурын холболтын үйл явц, мөнгөний синтерийн холболтын үйл явц, халуун даралтын холболтын процесс, флип чиптэй холбох процесс зэрэг. Хагас дамжуулагч холбох хэрэгслийн төрөл, техникийн чухал үзүүлэлтүүдийг танилцуулж, хөгжлийн байдалд дүн шинжилгээ хийж, хөгжлийн чиг хандлагыг эрэлхийлэв.
1 Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл, сав баглаа боодлын тойм
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл нь дээд талын хагас дамжуулагч материал, тоног төхөөрөмж, дунд урсгалын хагас дамжуулагч үйлдвэрлэл, доод урсгалын хэрэглээг хамардаг. манай улсын хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл хожуу эхэлсэн ч арав шахам жил эрчимтэй хөгжсөний эцэст манай улс дэлхийн хамгийн том хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүний хэрэглээний зах зээл, дэлхийн хамгийн том хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмжийн зах зээл болсон. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэр нь нэг үеийн тоног төхөөрөмж, нэг үеийн процесс, нэг үеийн бүтээгдэхүүн гэсэн горимоор эрчимтэй хөгжиж байна. Хагас дамжуулагчийн үйл явц, тоног төхөөрөмжийн судалгаа нь салбарыг тасралтгүй урагшлуулах гол хөдөлгөгч хүч, хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнийг үйлдвэржүүлж, олноор үйлдвэрлэх баталгаа болдог.
Хагас дамжуулагч сав баглаа боодлын технологийн хөгжлийн түүх нь чипийн гүйцэтгэлийг тасралтгүй сайжруулж, системийг тасралтгүй жижигрүүлсэн түүх юм. Сав баглаа боодлын технологийн дотоод хөдөлгөгч хүч нь дээд зэрэглэлийн ухаалаг гар утасны салбараас өндөр хүчин чадалтай тооцоолол, хиймэл оюун ухаан зэрэг салбарууд руу шилжсэн. Хагас дамжуулагч савлагааны технологийн хөгжлийн дөрвөн үе шатыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.
Хагас дамжуулагч литографийн процессын зангилаа 10 нм, 7 нм, 5 нм, 3 нм, 2 нм руу шилжих тусам судалгаа, боловсруулалт, үйлдвэрлэлийн зардал нэмэгдсээр, гарцын хэмжээ буурч, Мурын хууль удааширдаг. Одоогийн байдлаар транзисторын нягтын физик хязгаар, үйлдвэрлэлийн зардлын асар их өсөлтөөр хязгаарлагдаж байгаа аж үйлдвэрийн хөгжлийн чиг хандлагын үүднээс сав баглаа боодол нь жижигрүүлэх, өндөр нягтрал, өндөр гүйцэтгэл, өндөр хурд, өндөр давтамж, өндөр интеграцчлалын чиглэлээр хөгжиж байна. Хагас дамжуулагчийн салбар нь Мурын дараах эрин үе рүү орсон бөгөөд дэвшилтэт процессууд нь зөвхөн валют үйлдвэрлэх технологийн зангилааг сайжруулахад чиглэгдэхээ больсон, харин аажмаар дэвшилтэт савлагааны технологи руу шилжиж байна. Сав баглаа боодлын дэвшилтэт технологи нь функцийг сайжруулж, бүтээгдэхүүний үнэ цэнийг нэмэгдүүлэхээс гадна үйлдвэрлэлийн зардлыг үр дүнтэй бууруулж, Мурын хуулийг үргэлжлүүлэх чухал зам болж байна. Нэг талаас, үндсэн бөөмийн технологи нь нарийн төвөгтэй системийг янз бүрийн болон гетероген савлагаанд савлаж болох хэд хэдэн савлагааны технологид хуваахад ашиглагддаг. Нөгөөтэйгүүр, нэгдсэн системийн технологийг өөр өөр материал, бүтэцтэй төхөөрөмжүүдийг нэгтгэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь үйл ажиллагааны өвөрмөц давуу талтай байдаг. Төрөл бүрийн материалын олон функц, төхөөрөмжийг нэгтгэх нь микроэлектроникийн технологийг ашиглах замаар хэрэгжиж, нэгдсэн хэлхээнээс нэгдсэн систем хүртэлх хөгжил хэрэгждэг.
Хагас дамжуулагч сав баглаа боодол нь чип үйлдвэрлэх эхлэлийн цэг бөгөөд чипийн дотоод ертөнц болон гадаад системийн хоорондох гүүр юм. Одоогийн байдлаар уламжлалт хагас дамжуулагч сав баглаа боодол, туршилтын компаниудаас гадна хагас дамжуулагчжигнэмэгцутгамал үйлдвэрүүд, хагас дамжуулагч дизайны компаниуд болон нэгдсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн компаниуд дэвшилтэт сав баглаа боодол эсвэл холбогдох гол савлагааны технологийг идэвхтэй хөгжүүлж байна.
Уламжлалт савлагааны технологийн үндсэн процессууд ньжигнэмэгсийрэгжүүлэх, зүсэх, хэвлэх, утсыг холбох, хуванцар битүүмжлэх, цахилгаанаар бүрэх, хавирга зүсэх, хэвлэх гэх мэт. Тэдгээрийн дотроос хэвийг холбох процесс нь хамгийн төвөгтэй бөгөөд чухал савлагааны процессуудын нэг бөгөөд хэвийг холбох процессын тоног төхөөрөмж нь мөн адил юм. хагас дамжуулагч сав баглаа боодлын хамгийн чухал үндсэн тоног төхөөрөмж бөгөөд зах зээлийн хамгийн өндөр үнэ бүхий савлагааны тоног төхөөрөмжийн нэг юм. Хэдийгээр дэвшилтэт сав баглаа боодлын технологи нь литограф, сийлбэр, металлжуулалт, хавтгайжуулалт зэрэг урд талын процессуудыг ашигладаг боловч хамгийн чухал савлагааны үйл явц нь хэвийг холбох процесс хэвээр байна.
2 Хагас дамжуулагчийг холбох процесс
2.1 Тойм
Маягт холбох процессыг мөн чип ачаалах, гол ачаалах, хэвийг холбох, чип холбох үйл явц гэх мэт гэж нэрлэдэг. Матрицыг холбох үйл явцыг Зураг 1-д үзүүлэв. Ерөнхийдөө гагнуурын толгойг ашиглан вафлайнаас чипийг авах явдал юм. вакуум ашиглан сорох хошууг байрлуулж, хар тугалганы хүрээ эсвэл савлагааны субстратын зориулалтын дэвсгэр дээр харааны удирдлаган дор байрлуулж, чип болон дэвсгэр бэхлэгдсэн, бэхлэгдсэн байна. Дамжуулагч холбох үйл явцын чанар, үр ашиг нь дараагийн утсан холболтын чанар, үр ашигт шууд нөлөөлөх тул хагас дамжуулагчийн арын төгсгөлийн процессын гол технологиуудын нэг нь дамжлага холболт юм.
Хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүний сав баглаа боодлын янз бүрийн процессуудын хувьд одоогоор наалдамхай холболт, эвтектик холболт, зөөлөн гагнуурын холболт, мөнгөн синтерийн холболт, халуун даралтын холболт, флип-чип холболт гэх мэт үндсэн зургаан төрлийн хэвийг холбох технологийн технологи байдаг. Чипийг сайн холбохын тулд үндсэн процессын элементүүдийг бие биентэйгээ хамтран ажиллах шаардлагатай бөгөөд үүнд голчлон дамжлагын материал, температур, цаг хугацаа, даралт болон бусад элементүүд орно.
2. 2 Наалдамхай холбох үйл явц
Наалдамхай холболтын үед чипийг байрлуулахын өмнө тугалган хүрээ эсвэл багцын субстрат дээр тодорхой хэмжээний цавуу түрхэх шаардлагатай бөгөөд дараа нь бэхэлгээний толгой нь чипийг авч, машины харааны удирдамжаар чипийг наасан дээр үнэн зөв байрлуулна. тугалган хүрээ эсвэл савлагааны субстратын байрлалыг цавуугаар бүрсэн ба хэвийг холбох машины толгойгоор дамжуулан чип дээр тодорхой бэхэлгээний хүчийг өгч, тэдгээрийн хооронд наалдамхай давхарга үүсгэдэг. чип болон хар тугалга хүрээ буюу багцын субстрат, ингэснээр чипийг холбох, суурилуулах, бэхлэх зорилгод хүрэхийн тулд. Маягт холбох машины өмнө цавуу түрхэх шаардлагатай байдаг тул энэ хэвийг холбох процессыг цавуу холбох процесс гэж нэрлэдэг.
Түгээмэл хэрэглэгддэг цавуунд эпокси давирхай, дамжуулагч мөнгөн зуурмаг зэрэг хагас дамжуулагч материалууд орно. Наалдамхай холболт нь хагас дамжуулагч чипийг холбох хамгийн өргөн хэрэглэгддэг процесс юм, учир нь процесс нь харьцангуй энгийн, зардал багатай, төрөл бүрийн материалыг ашиглаж болно.
2.3 Эвтектик холболтын процесс
Эвтектик холболтын үед эвтектик холбох материалыг ерөнхийдөө чипний ёроолд эсвэл тугалган хүрээ дээр урьдчилан түрхдэг. Эвтектик холбох төхөөрөмж нь чипийг авч, машины харааны системээр удирддаг бөгөөд чипийг хар тугалганы хүрээний холбогдох байрлалд үнэн зөв байрлуулдаг. Чип ба хар тугалганы хүрээ нь халаалт ба даралтын хосолсон үйл ажиллагааны дор чип ба багцын субстратын хооронд эвтектик холболтын интерфейс үүсгэдэг. Эутектик холбох процессыг ихэвчлэн хар тугалга хүрээ болон керамик субстратын савлагаанд ашигладаг.
Эвтектик холболтын материалыг ерөнхийдөө тодорхой температурт хоёр материалаар хольдог. Түгээмэл хэрэглэгддэг материалд алт ба цагаан тугалга, алт, цахиур гэх мэт орно. Эвтектик холбох процессыг ашиглах үед тугалган хүрээ байрладаг зам дамжуулах модуль нь хүрээг урьдчилан халаана. Эвтектик холболтын процессыг хэрэгжүүлэх гол түлхүүр нь эвтектик холбох материал нь хоёр бүрэлдэхүүн материалын хайлах цэгээс хамаагүй доогуур температурт хайлж, холбоо үүсгэдэг. Эвтектик холбох үйл явцын явцад хүрээ исэлдэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд эвтектик холбох үйл явц нь гол төлөв устөрөгч, азотын холимог хий зэрэг хамгаалалтын хийг ашиглан тугалган хүрээг хамгаалахын тулд замд оруулдаг.
2. 4 Зөөлөн гагнуураар холбох процесс
Зөөлөн гагнуурын холболт хийх үед чипийг байрлуулахын өмнө тугалган хүрээний бэхэлгээний байрлалыг тугалган ба дарж, эсвэл давхар цагаан тугалгатай болгож, тугалган хүрээг замд халаах шаардлагатай. Зөөлөн гагнуурын холболтын процессын давуу тал нь дулаан дамжуулалт сайтай, сул тал нь исэлдэхэд хялбар, процесс нь харьцангуй төвөгтэй байдаг. Энэ нь транзисторын контурын савлагаа гэх мэт эрчим хүчний төхөөрөмжүүдийн хар тугалгатай хүрээний савлагаанд тохиромжтой.
2. 5 Мөнгөний синтеринг холбох үйл явц
Одоогийн гурав дахь үеийн цахилгаан хагас дамжуулагч чипийг холбох хамгийн ирээдүйтэй үйл явц бол дамжуулагч цавуугаар холбох үүрэгтэй эпокси давирхай зэрэг полимерүүдийг хольсон металл хэсгүүдийг задлах технологийг ашиглах явдал юм. Энэ нь маш сайн цахилгаан дамжуулалт, дулаан дамжуулалт, өндөр температурт үйлчилгээний шинж чанартай байдаг. Энэ нь мөн сүүлийн жилүүдэд гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч сав баглаа боодол дахь цаашдын нээлтийн гол технологи юм.
2.6 Термокомпрессионоор холбох процесс
Өндөр хүчин чадалтай гурван хэмжээст интеграл хэлхээний баглаа боодлын хэрэглээнд чипийн харилцан холболтын оролт/гаралтын давирхай, овойлт хэмжээ, давирхайг тасралтгүй бууруулсны улмаас хагас дамжуулагч Intel компани жижиг давирхай холбох дэвшилтэт хэрэглээнд зориулж термокомпрессион холбох процессыг эхлүүлсэн. 40-50 μм эсвэл бүр 10 μм-ийн давирхайтай овойлттой чипс. Дулаан шахалтын холболтын процесс нь чипээс хавтанцар болон чипээс субстратыг ашиглахад тохиромжтой. Олон үе шаттай хурдан процессын хувьд термокомпрессор холбох процесс нь жигд бус температур, жижиг эзэлхүүнтэй гагнуурын хяналтгүй хайлах зэрэг процессын хяналтын асуудлуудтай тулгардаг. Дулаан шахалтын холболтын үед температур, даралт, байрлал зэрэг нь нарийн хяналтын шаардлагыг хангасан байх ёстой.
2.7 Flip чип холбох үйл явц
Flip chip bonding үйл явцын зарчмыг Зураг 2-т үзүүлэв. Flip механизм нь чипийг вафлайнаас аваад 180° эргүүлж чипийг шилжүүлдэг. Гагнуурын толгойн хошуу нь чипийг эргүүлэх механизмаас авдаг бөгөөд чипний овойлт нь доошоо чиглэнэ. Гагнуурын толгойн хошуу нь савлагааны субстратын дээд хэсэгт шилжсэний дараа савлагааны дэвсгэр дээр чипийг холбож, бэхлэхийн тулд доошоо хөдөлдөг.
Flip чип савлагаа нь чип харилцан холболтын дэвшилтэт технологи бөгөөд дэвшилтэт савлагааны технологийн хөгжлийн гол чиглэл болсон. Энэ нь өндөр нягтралтай, өндөр гүйцэтгэлтэй, нимгэн, богино зэрэг шинж чанартай бөгөөд ухаалаг утас, таблет зэрэг өргөн хэрэглээний электрон бүтээгдэхүүний хөгжүүлэлтийн шаардлагыг хангаж чаддаг. Flip чип холбох үйл явц нь савлагааны зардлыг бууруулж, давхарласан чипс болон гурван хэмжээст савлагаа хийх боломжтой. Энэ нь 2.5D/3D нэгдсэн сав баглаа боодол, өрмөнцөр түвшний савлагаа, системийн түвшний савлагаа зэрэг сав баглаа боодлын технологийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Flip чип холбох процесс нь дэвшилтэт сав баглаа боодлын технологид хамгийн өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг хатуу хэвийг холбох процесс юм.
Шуудангийн цаг: 2024-11-18