Tema abstractului "Tehnologia miniaturizării dispozitivelor electronice. Tehnologii "flip-chip" pe disciplina "Proiectarea tehnologiei informatice".
Lucrarea introduce caracteristicile tehnologiei flip-chip, care este folosită astăzi pentru a crea dispozitive electronice miniatură.
1.Tehnologia miniaturizării dispozitivelor electronice
Tehnologia "flip-chip", numită ControlledCollapse Chip Connection (CCD) sau C4, a fost dezvoltată de IBM în anii 1960. În conformitate cu această tehnologie pe o suprafață cip a câmpului de cristal este creat de lipire denivelare dintr-un aliaj de staniu-plumb, și apoi inversat reîncadrare cristal sudat la tampoane de substrat.
Astăzi, multe companii utilizează în mare măsură tehnologia flip-chip pentru fabricarea dispozitivelor electronice miniatură. De exemplu, pentru aplicații medicale efectuate de aceasta tehnologie dispozitive wireless implanturi micro in miniatura, si altele. Descoperirile recente ale acestei tehnologii în tridimensional (spațială) locul de chips-uri poate atinge un grad fără precedent de miniaturizare și fiabilitate. Atunci când se dezvoltă tehnologia de fabricație a produselor pentru care cerințele de bază sunt volumul minim, fiabilitatea și durata de viață maximă, principala atenție trebuie acordată alegerii metodei optime de montare a cipului pe substraturi subțiri flexibile.
2. Criterii de miniaturizare
Trei criterii principale determină gradul de miniaturizare a produsului. În primul rând, cu reducerea mărimii cipului, vă puteți aștepta să creșteți volumul vânzării sale și să creșteți aplicația, în special în domenii precum medicina, telecomunicațiile, cosmonautica și industria militară. Cu toate acestea, alegerea optimă a dimensiunilor produsului reprezintă o combinație între capacitățile tehnologiei și costul fabricării acesteia.
În al doilea rând, pentru industriile în care costul miniaturizării produselor este justificat, una dintre primele cerințe este fiabilitatea ridicată a acestora.
Tehnologiile de miniaturizare existente fac posibilă reducerea numărului total de îmbinări și a lungimii lor. Aceasta reduce inductanța cablurilor, mărește eficiența produsului și reduce supraîncălzirea acestuia. Ca urmare, credibilitatea produsului crește.
În al treilea rând, decizia privind miniaturizarea este adesea legată de probleme de producție (chips-uri de cristal densitate, proprietățile substratului cu conductoare imprimate, prezența componentelor, posibilitatea de automatizare de producție) și raportul așteptat al costurilor de producție și a proiectat profit.
În cazul în care succesul produsului pe piață depinde de gradul de miniaturizare a acestuia, de capacitatea de a funcționa la frecvențe mai mari și de a reduce puterea disipată, atunci majoritatea problemelor tehnologice din fabricarea sa sunt cumva legate de montarea cristalului pe substrat. De exemplu, cu o scădere a dimensiunii cipului, devine din ce în ce mai importantă urmărirea conductorilor.
Eșecul de urmărire poate duce la o creștere a capacității parazite, inductanței și rezistenței conductorilor, ceea ce va crește consumul de energie și conexiunile parazite dintre elemente. Amplasarea prea strânsă a liniilor poate duce la o creștere a defecțiunilor datorită scurtcircuitului între ele.
flip chip miniaturizare electronică
3. Caracteristicile montajului chip-chip-chip
În prezent, se utilizează următoarele metode de montare a unui cristal flip-chip pe un substrat:
- formarea conductorilor de plumb de staniu și lipirea acestora pe substrat prin metoda topirii
- placate cu aur formând metoda denivelare, și crearea tampoane de contact ale substratului cu metoda thermocompression aur (Fig. 1)
- legarea cristalului duce la substrat cu un adeziv conductiv electric.
În funcție de tehnologia utilizată poate necesita operații suplimentare, cum ar fi crearea de strat suplimentar de metalizare în cadrul viitoarelor terminale, care este asociat cu timpul și costul.
Când este necesară reflow de lipit în funcționarea de curățare a reziduurilor de flux, t. K. Prezența lor contribuie la formarea golurilor în îmbinarea de lipire mai groase și o disperie a fluxului în direcția din locația terminalului.
În cazul montajului unor cristale mari, poate exista o eroare în localizarea terminalelor sale extreme față de suprafețele substratului, cauzate de diferiți coeficienți de dilatare liniară a cristalului și a substratului.
Nu subestimați solicitările mecanice care apar în îmbinarea brazdă în timpul procesului de schimbare a temperaturii. Influența acestui factor crește odată cu mărirea dimensiunii cristalului.
Pentru a compensa acest lucru, un strat intermediar de polimer, numit polimer nesaturat, este introdus între cristal și substrat. Calitatea subfinanțării afectează în mod semnificativ fiabilitatea produsului. Pentru a evita detașarea conductelor și pierderea contactului, imperfecțiunile trebuie să fie uniforme, fără goluri și să aibă o bună aderență atât la cristal, cât și la substrat.
Diferența dintre coeficienții de dilatare liniară afectează, de asemenea, produsele care sunt montate folosind adezivi conductivi electrici. De asemenea, utilizează subînchipare. Cu toate acestea, atunci cand se extinde la încălzire mai mare decât adezivul conductor electric, contactul dintre chip și substratul poate fi rupt.
În plus, trebuie amintit că contactul electric este produs cu ajutorul unui adeziv conductiv electric este format datorită prezenței diametrului conductiv a particulelor mai mică de 1 mil (25 microni). Prin urmare, pentru a evita pierderea contactului, non-planaritatea suprafețelor de joncțiune nu trebuie să depășească această valoare. În mod ideal, adezivul compozit ar avea același coeficient de dilatare liniară ca dielectricul care este în contact cu el, ceea ce ar putea fi mult mai ușor dacă nu ar exista particule conductive în adeziv. Prin urmare, este necesar să se utilizeze diverse metode de fixare.
Reducerea dimensiunii plăcuțelor de contact este limitată de proprietățile substratului. De regulă, sunt permise zone mai mici pe substraturi flexibile.
Acest lucru se explică prin relația dintre grosimea substratului și diametrul ștuțurilor care leagă diferitele straturi ale acestuia. Cu o grosime mare a substratului, nu este posibil să se creeze orificii cu diametru mic. În plus, la un raport de grosime a substratului și diametrul găurii este mai mare de 5: 1, este imposibil să se creeze un strat calitativ de metalizare în gaură. Dacă, de exemplu, într-un articol, lățimea șinelor și distanța dintre acestea nu trebuie să fie mai mare de 50 μm, atunci diametrul viasilor trebuie să fie, de asemenea, egal cu această valoare. În consecință, grosimea substratului în acest caz nu trebuie să fie mai mare de 250 pm. Un avantaj suplimentar al substraturilor flexibile este posibilitatea de a le oferi o formă diferită și, ca rezultat, într-o varietate mai mare de forme și dimensiuni ale șasiului.
În funcție de metoda de miniaturizare, prepararea cipului pentru asamblare poate fi efectuată atât înainte ca placa de siliciu să fie tăiată în cristale individuale, cât și după aceea. De exemplu, pot fi aplicate straturi suplimentare de metalizare în cristal sau redistribuirea terminalelor. Cristalele destinate lipirii sau lipirii cu adezivi conductivi electrici sunt cel mai bine pregătiți înainte de tăierea plăcii. Pentru asamblarea cu adezivi neconductori, formarea terminalelor de coloane poate fi realizată în moduri relativ simple, atât pe o placă de siliciu netăiat, cât și pe un cristal separat. Lipirea sau lipirea cu adezivi conductivi electrici este de preferat pentru producția pe scară largă, în timp ce asamblarea cu adezivi neconductori este mai aplicabilă pentru producția de serii mici și medii.
Tabelul prezintă caracteristicile comparative ale celor trei moduri principale de montare a jetoanelor.
4. Viteza instalării și posibilitatea automatizării acesteia
Metodele de montare cu conductori de aur și adezivi conductivi electrici sunt lipsiți de multe dezavantaje inerente lipirii. Fiind operații esențiale mecanice, ele pot fi ușor automatizate.
Cu toate acestea, în unele cazuri este nevoie de asamblare manuală, care necesită participarea instalatorilor calificați. În orice caz, utilizarea acestor metode oferă oportunități ample pentru montarea diferitelor tipuri de microcircuite pe diferite substraturi.
Procesul de creare a stâlpilor de aur pe suprafața unui cristal poate fi automatizat atât pentru o placă de siliciu netăiat, cât și pentru un cristal individual. Spre deosebire de alte metode de montare a conductorilor de aur crescuți (vezi figura 1), nu este necesară o pre-metalizare.
Adezivul neconductor folosit pentru montare este aplicat pe substrat prin serigrafie.
Utilizarea adezivilor termoplastici neconductori ne permite să reducem oarecum efectul forțelor care rezultă din diferiții coeficienți de dilatare liniară a cristalului și a substratului. Acești adezivi sunt înmuiate prin încălzire, pentru a simplifica și accelera instalarea, reducându-l la trei operațiuni: încălzire, deținerea și răcirea cristalului. Parametrii tipici ai procesului de instalare sunt:
- forță de strângere (pe ieșire) de la 50 la 80 g;
- temperatura de la 150 până la 250 ° C;
- timpul de întărire nu mai mare de 10 s;
- precizia de poziționare a cristalului este de ± 5 μm.
Adezivii termoplastici neconductori sunt caracterizați prin evoluția scăzută a gazelor, deoarece nu conțin o reacție chimică. Acest lucru le face posibilă utilizarea în echipamente sigilate. Viteza de fabricare a produselor folosind aceste adezivi și bine-cunoscute epoxi este comensurabil. Diferența constă în faptul că prima permite repararea plăcilor cu circuite imprimate prin înlocuirea microcircuitelor. Acest lucru este deosebit de important în cazul unui cip cu un număr mare de concluzii, înlocuirea care este justificată punct de vedere economic.
chips-uri de instalare de pe o placă de circuit imprimat poate fi efectuată atât manual, cât și automat, în funcție de metoda de conectare, numărul de pini ,. D. La un aparat automat sau semiautomat pentru poziționarea cip în raport cu locul de aterizare folosind echipament fabricat comercial sau specializate. Apoi, cipul este apăsat pe placa de circuit, prin încheierea acestuia și aplatizează sub acțiunea încălzirii locale (timp de 10 secunde) o conexiune fiabilă terminale create aur și planșa de contact și de lipire și întărire. Montarea cu adeziv accelerează în mod semnificativ procesul de fabricare a produselor și asigură fiabilitatea conexiunii.
pentru a realiza echipamentul bine proiectat toate conexiunile într-o singură operație, în care pasul dintre terminale poate fi mai mic de 100 de microni, iar grosimea substratului flexibil - 25 microni.
În astfel de echipamente, este posibilă reglarea forței de strângere a terminalelor cu pin pentru a compensa inegalitatea substratului și diferențele în forma terminalelor. Acest lucru este deosebit de important în cazul jetoanelor de montare cu un număr mare de pini.
5. Caracteristici și performanțe
Utilizarea componentelor flip-chip și SMD în combinație cu substraturile flexibile permite obținerea unui grad maxim de miniaturizare a produselor.
Un substrat flexibil cu chips-uri instalate pe acesta poate fi dat sub forma unei structuri cu mai multe straturi (figura 2).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: