Odwróć układ scalony

Procesor w klapki chip kołek siatki tablicy pakietu

Przerzutnika (dt, „Reversible zespół”), znany również jako bezkolizyjnego układ załamanie (C4) jest sposób montażu i łączenia techniki ( AVT ) do kontaktu z nagich półprzewodnikowych układów scalonych ( angielski gołe ) za pomocą guzków kontaktowych - tak zwanych „ guzków ”.

W przypadku montażu typu flip-chip układ jest montowany bezpośrednio, bez dodatkowych przewodów łączących, aktywną stroną stykową skierowaną w dół - w kierunku podłoża / nośnika obwodu. Stąd nazwa flip-chip ( odwrócić ). Prowadzi to do szczególnie małych wymiarów obudowy i krótkich długości przewodów. W przypadku bardzo złożonych obwodów technologia ta często oferuje jedyną sensowną opcję podłączenia, ponieważ w niektórych przypadkach trzeba zaimplementować kilka tysięcy styków. W ten sposób cały obszar puszka być używany do kontaktowania się, w przeciwieństwie do przyłączenia przewodów , gdy jest to możliwe lub nie ogranicza się tylko bardzo, ponieważ druty krzyżują i będzie prawdopodobnie stykać się ze sobą. Ponadto przy łączeniu drutów połączenia są wykonywane jedno po drugim. Dzięki technice łączenia typu flip-chip wszystkie styki są połączone jednocześnie. To oszczędza czas.

W celu spojenia wiórów , oprócz lutowania i klejenia przewodzącego (patrz ICA i ACA ), jako proces łączenia stosuje się również zgrzewanie ciśnieniowe (zgrzewanie termiczne ).

Inne wersje opakowań są wymienione w obudowach chipów .

Technologia C4

C4 oznacza podsumowanie pierwszych liter terminu „ kontrolowane zwinięte połączenie chipowe ” (= CCCC = C4).

Technologia C4 flip-chip została wprowadzona przez IBM w 1964 roku i od tego czasu przeszła kilka modyfikacji. Technika ta jest wykorzystywana np. B. stosowany do produkcji złożonych mikroprocesorów . Produkcję można sobie wyobrazić następująco: Wafel pokryty jest na całej swojej powierzchni metalem, np. B. przez napylanie . Teraz nakładana jest maska ​​lakieru z określonymi otworami. Następnie lutu jest galwanicznie . Usunięto maskę lakieru. Tworzy to cylindryczne korpusy lutownicze, jak określono w masce farby. Te cylindry lutownicze tworzą punkty styku, które ustanawiają połączenie ze strukturami obwodów w głębszych warstwach płytki lub z każdą indywidualną matrycą. Pozostała warstwa metalu, która nie jest pokryta naniesionym lutem, jest usuwana w procesie selektywnego trawienia . Cylindry lutownicze są następnie topione w małe kulki ( wybrzuszenia ) (rozpływ). Następnie wafle są rozdzielane na chipy silikonowe . Wióry są zwilżane topnikiem, a konstrukcja jest podgrzewana, dzięki czemu lut topi się i tworzy połączenie elektryczne pomiędzy powierzchniami stykowymi chipa i stykami podłoża ( obudowa , opakowanie ) ( lutowanie rozpływowe ).

Inną metodą nakładania wypukłości na wafel jest drukowanie szablonowe. Płytka, po uzyskaniu powierzchni do lutowania na padach za pomocą galwanizacji, jest drukowana pastą lutowniczą w drukarce szablonowej . Wafel jest następnie poddawany procesowi rozpływu, pasta lutownicza topi się i powstają nierówności. Płytkę można następnie wyczyścić, aby usunąć pozostałości topnika. Następnie następuje oddzielenie wiórów i przetwarzanie po ich zwilżeniu topnikiem w procesie produkcji SMD .

Po przylutowaniu do podłoża (obudowy, „pakietu”) lub płytki drukowanej konstrukcja wymaga tzw. Podkładu (elastycznego, odpornego na temperaturę tworzywa), aby różne współczynniki rozszerzalności cieplnej chipa i podłoża nie zniszczyły konstrukcji.

Montaż chipa flip-chip na różnych podłożach (schemat)

Po zakończeniu procesu wypełniania odwracany chip będzie wyglądał następująco:

Zespół typu flip-chip z „niedopełnieniem”

Klejenie nieprzewodzącym klejem (NCA)

Technologia NCA

Technologia ta jest często określana odpowiednio jako NCA (metoda kleju nieprzewodzącego , dt. Klej nieprzewodzący ). Tutaj styki chipa są zwykle wyposażone w tak zwane wypustki, które są wykonane ze złotego drutu. Występy kołków mocuje się metodą łączenia drutem ( metodą klinową ), a następnie odrywa bezpośrednio nad kulką. Niektóre nierówności są następnie spłaszczane za pomocą specjalnego narzędzia i doprowadzane do równej wysokości (wybijanie).

Na podłoże nakładany jest nieprzewodzący klej (zwykle na bazie żywicy epoksydowej), a wiór jest do niego wciskany (łączony). Nacisk podczas montażu musi być na tyle duży, aby wypukłości kołków bezpiecznie przebiły warstwę kleju, aby można było uzyskać połączenie elektryczne. Klej utwardza ​​się następnie w podwyższonej temperaturze, przy czym narzędzie z wiórem powinno znajdować się pod stałym ciśnieniem. Aby zapewnić bezpieczne połączenie, ważne jest, aby klej skurczył się po wyschnięciu, tak aby nierówności były naciągane na powierzchnie styku podłoża i ustanowiony został kontakt elektryczny.

Ze wszystkich procesów montażu chipów typu flip-chip, technologia NCA najlepiej nadaje się do małych serii , ponieważ chipy półprzewodnikowe mogą nadal być uderzane po oddzieleniu płytki. Proces montażu jest również odpowiedni dla małych ilości. Osiągalne odległości styków są dość małe, co oznacza, że ​​możliwy jest wysoki poziom integracji. Płaski przebieg kleju pod wiórem eliminuje potrzebę oddzielnego procesu wypełniania.

Spajanie wiórów pod ciśnieniem prowadzi do stosunkowo długiego czasu cyklu , ponieważ narzędzie do osadzania wymaga pewnego czasu na ostygnięcie, aby proces utwardzania nie rozpoczynał się zbyt wcześnie dla następnej części. Ponadto uderzanie kołków nie jest idealnym procesem zderzania dla dużych serii, ponieważ seryjne klejenie kulek wymaga znacznie więcej czasu niż procesy aplikacji płaskiej, takie jak sitodruk lub napylanie.

Klejenie izotropowym klejem przewodzącym (ICA)

Zasada technologii ICA

Ta metoda jest stosowana odpowiednio z ICA ( spoiwo izotropowo przewodzące , dt. Klej izotropowo przewodzący ). Na styki podłoża nakładany jest klej przewodzący izotropowo . Następnie chip ze stykami (z wypukłościami) umieszcza się na samoprzylepnych punktach. Klej utwardza ​​się termicznie lub za pomocą promieniowania UV, tworząc w ten sposób mechaniczne i elektryczne połączenie. Ponieważ klej nie jest nakładany na całą powierzchnię, po utwardzeniu zwykle konieczne jest wypełnienie. W tym procesie wypukłości są zwykle nakładane na poziomie wafla, np. B. przez napylanie lub naparowywanie niklu. Guzki na kołkach są możliwe, ale rzadko są używane.

W przeciwieństwie do metody NCA lub ACA, proces nie musi przebiegać szeregowo, co oznacza, że ​​wiele chipów można utwardzić w jednym przejściu. Prowadzi to do skrócenia czasu cyklu . Temperatury wymagane do utwardzania są generalnie niższe niż do lutowania , więc obciążenie termiczne elementu jest mniejsze.

Ten typ kontaktu jest ograniczony do kilku i stosunkowo dużych styków, ponieważ kleju nie można nałożyć tak dokładnie, jak jest to pożądane, i działa on również po umieszczeniu chipa. Proces ten prawie nie oferuje żadnych korzyści w porównaniu z lutowaniem chipów z klapką, ale wymaga dodatkowego procesu, podczas gdy lutowanie jest zintegrowane z technologią montażu i połączeń (AVT) jako proces standardowy. Z tych powodów ta procedura jest rzadko stosowana .

Klejenie za pomocą kleju anizotropowo przewodzącego (ACA)

Zasada technologii ACA

Metoda ta nazywana jest ACA ( anizotropowy klej przewodzący , dt. Anizotropowo przewodzący klej ). Klej przewodzący anizotropowo składa się z kleju, który jest słabo wypełniony małymi cząstkami przewodzącymi o tej samej wielkości, np. B. kulki polimerowe pokryte złotem . Klej nakłada się na całą powierzchnię na styki podłoża. Ze względu na niski współczynnik wypełnienia cząstek przewodzących nie są one łączone po aplikacji, dzięki czemu nie ma warstwy przewodzącej, która zwarłaby styki. Po umieszczeniu wióra klej jest przemieszczany pod wpływem nacisku mechanicznego, a cząstki przewodzące są ściskane, aż zostaną zaciśnięte między wypukłościami a podkładkami podłoża, tworząc w ten sposób połączenie przewodzące. Aby zapewnić bezpieczne połączenie, ciśnienie jest utrzymywane podczas procesu utwardzania. Podobnie jak w przypadku procesu ICA, wypukłości są zwykle generowane bezpośrednio na płytce.

Zaletą jest powierzchniowe klejenie wióra, dzięki czemu nie jest już potrzebny dodatkowy proces wypełniania. Ponadto osiągalne odległości kontaktu ( skok ) są bardzo małe, znacznie mniejsze niż w przypadku procesu ICA . Ciśnienie wymagane do załadunku jest znacznie niższe niż w przypadku procesu NCA, co powoduje mniejsze naprężenia mechaniczne.

Jedną z wad, podobnie jak w przypadku procesu NCA , jest to, że chip musi być dociskany do podłoża podczas utwardzania kleju (termokompresja), aby zachować kontakt elektryczny, co ma negatywny wpływ na przepustowość. Ponadto klej ACA jest stosunkowo drogi ze względu na swoją złożoną strukturę i niewielką liczbę producentów.

linki internetowe