Az elektronikus eszközök miniatürizálásának technológiája
Az absztrakt téma "Elektronikus eszközök miniatürizálásának technológiája. Technológiák "flip-chip" a fegyelem "Tervezés a számítógépes technológia".
A munka bemutatja a flip-chip technológia jellemzőit, amelyeket ma széles körben használnak miniatűr elektronikai eszközök létrehozására.
1. Az elektronikus eszközök miniatürizálásának technikája
A "flip-chip" technológiát - az úgynevezett ControlledCollapse Chip Connection (CCD) vagy C4-et - az IBM az 1960-as években fejlesztette ki. Ennek a technológiának megfelelően egy ón-ólom ötvözetből készült oszlopcsapok területét hozza létre a forgácslap felületén, majd az invertált kristályt forrasztják az olvasztási módszer a szubsztrát területekre.
Napjainkban sok vállalat széles körben alkalmazza a flip-chip technológiát miniatűr elektronikai eszközök gyártására. Például az orvosi alkalmazások, amelyeket ez a technológia a mikro implantátumok miniatűr vezeték nélküli eszközök, és mások. Legújabb előrelépések ennek a technológiának a háromdimenziós (térbeli) helye chipek lehet elérni példátlan mértékű miniatürizálás és a megbízhatóság. Az olyan termékek gyártási technológiájának fejlesztésekor, amelyeknél az alapvető követelmények a minimális térfogat, a megbízhatóság és a maximális élettartam, a legnagyobb figyelmet kell fordítani arra, hogy optimális módszert lehessen választani a vékony hajlékony hordozókra.
2. A miniatürizálás kritériumai
Három fő kritérium határozza meg a termék miniatürizálásának mértékét. Először is, a chip méretének csökkentésével számíthat arra, hogy növelni fogja az értékesítés mennyiségét és növeli az alkalmazást, különösen olyan területeken, mint az orvostudomány, a távközlés, az űrhajózás és a katonai ipar. Azonban a termékméretek optimális választéka kompromisszumot jelent a technológia képességei és a gyártás költségei között.
Másodszor, azoknak az iparágaknak, amelyekben a termékek miniatürizálásának költségei indokoltak, az egyik első követelmény az, hogy nagy megbízhatóságúak.
A meglévő miniatürizáló technológiák lehetővé teszik az ízületek teljes számának és hosszúságának csökkentését. Ez csökkenti a vezetékek induktivitását, növeli a termék hatékonyságát és csökkenti a túlmelegedést. Ennek eredményeként nő a termék megbízhatósága.
Harmadszor, a döntés miniatürizálás gyakran kapcsolódik termelési problémák (kristály-sűrűsége chipek, a tulajdonságok a szubsztrát nyomtatott vezetékek, összetevő jelenlétét, a lehetőségét automatizálása termelés), és a várt aránya termelési költségek és a várható nyereséget.
Ha a siker a termék a piacon mértékétől függ a miniatürizálás, a munkaképesség magasabb frekvenciák és csökkenti teljesítménydisszipáció, a legtöbb technológiai problémák a gyártásuk során az ilyen vagy olyan módon kapcsolódik a telepítés egy kristály a hordozón. Például a chip méretének csökkenésével egyre fontosabbá válik a vezetők nyomon követése.
A nyomon követés elmulasztása vezethet a paraziták kapacitásának, induktivitásának és a vezetékek ellenállásának növeléséhez, ami növeli az elemek energiafogyasztását és parazita kapcsolatait. A nyomvonal túl szoros elhelyezése a meghibásodáshoz vezethet közöttük.
flip chip miniatürizálás elektronikus
3. A flip-chip-chip felépítésének jellemzői
Jelenleg a flip-chip-kristály aljzatra történő felszerelésének alábbi módszereit használják:
- ón-ólomvezetékek képződését és forrasztását az olvasztási módszerrel a hordozóra
- az arany oszlopos terminálok galvanikus módszerrel való létrehozása és az arany szubsztrátokkal való érintkezés létrehozása hőcserélő módszerrel (1. ábra)
- a kristály kötése az aljzathoz elektromosan vezető ragasztóval történik.
Az alkalmazott technológiától függően további műveletekre lehet szükség, például egy további fémesítő réteg létrehozása a jövőbeli következtetések alapján, amely idővel és költséggel jár.
Amikor forrasztás szükséges a működéséhez tisztítás folyasztószer maradékok, t. K. Jelenlétük hozzájárul a kialakulását üregek a forrasztott kötés vastagabb és kenhetősége a fluxus az irányt a terminál helyét.
Nagyméretű kristályok elhelyezése esetén hibás lehet a szélsőséges terminálok elhelyezkedése a szubsztrát területekhez viszonyítva, amelyet a kristály és a szubsztrát lineáris terjeszkedésének különböző együtthatók okoznak.
Ne becsülje alá a keményforrasztás során fellépő mechanikai igénybevételeket a hőmérsékletváltozás során. Ennek a tényezőnek a hatása nő a kristályméret növelésével.
Ennek kompenzálására egy polimer közbenső rétege, amelyet nem telített polimernek neveznek, a kristály és a szubsztrát közé kerül. Az alapanyag minősége jelentősen befolyásolja a termék megbízhatóságát. A vezetékek leválásának és az érintkezés elvesztésének elkerülése végett a tökéletlenségeknek egyenletesnek kell lenniük, üregek nélkül és jó tapadóképességűek legyenek a kristályt és a hordozót is.
A lineáris terjeszkedés együtthatói közötti különbség hatással van az elektromosan vezető ragasztókra szerelt termékekre is. Alátétet is használnak. Azonban ha a fűtésnél nagyobb az elektromosan vezető ragasztó, akkor a kristály és a hordozó közötti érintkezés zavarhatja.
Továbbá, meg kell jegyezni, hogy a villamos érintkezés van előállítva egy elektromosan vezető ragasztó van kialakítva jelenléte miatt a vezetőképes részecske átmérője kisebb mint 1 mii (25 mikron). Ezért a kontaktusvesztés elkerülése érdekében az illesztési felületek nem planáris jellege nem haladhatja meg ezt az értéket. Ideális esetben a kompozit ragasztó volna, hogy ugyanaz a lineáris tágulási együtthatója, mint az, hogy a kapcsolatot vele szigetelőt elérni, hogy mi lehet sokkal könnyebb, ha nem volt a ragasztó vezetőképes részecskék. Ezért különféle rögzítési módszereket kell alkalmazni.
A kontaktlemezek méretének csökkentését az aljzat tulajdonságai korlátozzák. A kisebb területek általában rugalmas aljzatokon engedélyezettek.
Ezt a szubsztrátum vastagsága és a különböző rétegeket összekötő rúgó átmérője közötti kapcsolat magyarázza. A hordozó vastagsága miatt nem lehet apró átmérőjű nyílások kialakítása. Emellett a hordozó vastagságának és a lyuk átmérőjének aránya több mint 5: 1, lehetetlen minőségi metallizálási réteget létrehozni a lyukban. Ha például egy árucikkben a sávok szélessége és a köztük lévő távolság nem lehet 50 μm-nél nagyobb, akkor a vias átmérőjének meg kell egyeznie ezzel az értékkel. Ennek következtében a hordozó vastagsága ebben az esetben nem lehet nagyobb, mint 250 μm. A rugalmas aljzatok további előnye az, hogy eltérő formát adnak nekik, és ennek eredményeképpen az alváz különböző alakjai és méretei állnak.
A miniatürizálás módjától függően a gyűrűkészítés előkészítése mind a szilíciumlap elkülönítése előtt, mind az után történik. Például további fémes rétegek alkalmazhatók a kristályra, vagy a terminálok újraeloszlását hajtják végre. Az elektromosan vezető ragasztók forrasztására vagy ragasztására szolgáló kristályokat legelőnyösebben a lemez vágása előtt készítik el. A nem vezető ragasztók felhasználásával történő szereléshez az oszlopos kapcsok kialakítása viszonylag egyszerű módon történhet mind nem szilícium-szilikában, mind külön kristályon. Az elektromosan vezető ragasztók forrasztása vagy ragasztása előnyös a nagyméretű gyártás során, míg a nem vezető ragasztókkal való szerelés inkább alkalmazható kis és közepes sorozatgyártásra.
A táblázat a forgácslapok három fő módjának összehasonlító jellemzőit mutatja.
4. A telepítés sebessége és az automatizálás lehetősége
Az aranyvezetékekkel és az elektromosan vezető ragasztókkal való felszerelés módszerei nem tartalmaznak sok forrasztási hátrányt. Alapvetően mechanikai műveletek, könnyen automatizálhatóak.
Bizonyos esetekben azonban kézi összeszerelésre van szükség, amelyhez szakképzett szerelőknek kell részt venniük. Mindenesetre ezeknek a módszereknek a használata számos lehetőséget kínál a különféle mikroáramkörök különböző szubsztrátumokra történő felszerelésére.
A kristály felszínén levő arany oszlopok létrehozásának folyamata automatizálható mind a nem hasított szilikonlapra, mind az egyedi kristályokra. Ellentétben az aranyvezetékek megnövelésével kapcsolatos egyéb szerelési módszerekkel (lásd az 1. ábrát), nincs szükség előmetallizálásra.
A beépítésre fel nem használt, nem vezetőképes ragasztót szitanyomással hordják fel a hordozóra.
A nem vezetőképes hőre lágyuló ragasztók használata lehetővé teszi számunkra, hogy valamelyest csökkentsük a kristály és a szubsztrát lineáris terjeszkedésének különböző együtthatókból eredő erők hatását. Ezeket a ragasztóanyagokat fűtéssel lágyítják, ami lehetővé teszi a berendezés egyszerűsítését és felgyorsítását, csökkentve ezáltal három műveletet: a kristály fűtését, sajtolását és hűtését. A telepítési folyamat jellemző paraméterei:
- szorítóerő (kimenetenként) 50-80 g;
- hőmérséklet 150-250 ° C között;
- a kikeményedési idő legfeljebb 10 s;
- a kristály helymeghatározási pontossága ± 5 μm.
A hőre lágyuló, nem vezetőképes ragasztókat alacsony gázfejlődés jellemzi, mivel ezek nem tartalmaznak kémiai reakciót. Ez lehetővé teszi, hogy azokat zárt berendezésben használják. Az ilyen ragasztókkal és jól ismert epoxiddal gyártott termékek gyorsasága megegyezhet. A különbség az, hogy az előbbi lehetővé teszi a nyomtatott áramköri lapok javítását a mikroáramkörök cseréjével. Ez különösen akkor fontos, ha nagyszámú terminállal rendelkező mikroáramköröket használnak, amelyek cseréje gazdaságilag indokolt.
Szerelési chipek egy nyomtatott áramköri lapon végezhetjük manuálisan és automatikusan, attól függően, hogy a csatlakozási módot, az átvezetések számát ,. D. automatikus vagy félautomatikus berendezés elhelyezése a chip képest a leszállás helyén a kereskedelemben gyártott vagy speciális berendezések. Ezután, a chip nekinyomódik az áramköri lap, amelynek a megkötésére és lelapul hatása alatt a helyi fűtési (10 másodpercig) a megbízható kapcsolat jön létre, az arany terminálok és a kapcsolattartó pad, és a ragasztó kikeményedés. A ragasztóval való rögzítés jelentősen felgyorsítja a termékek előállítási folyamatát és biztosítja a kapcsolat megbízhatóságát.
Jól megtervezett berendezéseken minden csatlakoztatás egyetlen művelettel végezhető el, a kapcsok közötti távolság kisebb, mint 100 μm és a rugalmas aljzat vastagsága 25 μm.
Ezekben a berendezésekben a póluscsatlakozók szorítóerejét az aljzat egyenlőtlensége és a terminálok alakja közötti különbségek kompenzálására lehet beállítani. Ez különösen fontos abban az esetben, ha nagyszámú csapszeggel rendelkezik.
5. Jellemzők és teljesítmény
A flip-chip és SMD komponensek rugalmas aljzatokkal kombinálva lehetővé teszik a termékek miniatürizálásának maximális mértékét.
Egy rugalmas aljzat, amelyen rá van helyezve a zseton, többszintű szerkezetű lehet (2.