Site Loader

Содержание

Samsung представила новую технологию корпусирования микросхем I-Cube4 / Хабр

Корейский технологический гигант представил публике новую технологию корпусирования микросхем под названием I-Cube4, сообщает портал businesskorea.

Это технология нового поколения, продолжение линейки Cube, которая призвана повысить конкурентоспособность южнокорейского производителя на рынке контрактного производства микросхем. Сейчас основным конкурентом Samsung на этом рынке является тайваньская компания TSMC. В правлении Samsung надеются, что технология i-Cube4 увеличит их долю за счет использования собственной разработки.

I-Cube4 — технология гетерогенной интеграции. С ее помощью несколько логических кристаллов, таких как CPU или GPU, размещаются вместе с несколькими кристаллами памяти HBM поверх переходного кремниевого кристалла, который связывает всю конструкцию вместе. Благодаря такой компоновке весь продукт можно рассматривать как единое целое.

Вся технология — продолжение инженерной идеи о том, что память и ее потребитель должны быть расположены как можно ближе к друг другу, чтобы снизить инпутлаг и энергопотери при обращении к ней через многочисленных посредников.

Активнее всего подобная компоновка сейчас используется в видеокартах, где кристалл GPU и память распаивается в пределах одной платы текстолита. И если раньше память размещали просто «рядом», минуя работу с RAM, то теперь современные видеокарты используют компоновку с HBM на одной подложке с GPU:

Ожидается, что технология I-Cube4 сможет обеспечить лучший уровень энергоэффективности по сравнению с имеющимися на рынке решениями, что актуально для носимой электроники, смартфонов, ноутбуков и, в том числе, в промышленных проектах. Кроме того, Samsung видит использование I-Cube4 и в высокопроизводительных вычислениях, где инженеры и ученые борются за каждый лишний такт или ватт тепловыделения. I-Cube4 за счет оптимизации энергопотребления и нагрева чипа может обеспечить рост таких сфер, как облачные вычисления, высокопроизводительные вычисления (HPC), обучение нейросетей и приложений искусственного интеллекта, 5G и обработка данных.

Единственным серьезным недостатком технологии является ее слабая масштабируемость в плане площади чипа. В I-Cube4 кремниевая подложка, на которой размещается кристалл и память, слишком тонка, чтобы все изделие было достаточно прочным в крупном масштабе. Толщина кремниевой подложки составляет всего 100 мкм. То есть с пропорциональным ростом количества логических кристаллов и чипов высокоскоростной памяти также растет и риск деформации подложки под воздействием их веса или выделяемого тепла.

Герметизация и корпусирование микросистем — презентация онлайн

Радюк Ульяна, 21414
ГЕРМЕТИЗАЦИЯ И КОРПУСИРОВАНИЕ
МИКРОСИСТЕМ.
ОПЕРАЦИИ СБОРКИ.
1) Установка кристалла на носитель или
непосредственно на плату
2) Электрическое соединение выводов
кристалла и корпуса
— при помощи проволочных перемычек
— термоультразвуковая сварка
— монтаж методом перевернутого чипа
3) Герметизация корпуса
— Сваркой
— Пайкой мягкими или твердыми припоями
— Клеем, пластмассой, смолой, стеклом.
— Плавлением кромок соединяемых деталей
4) Инкапсулирование
— Нанесение покрытий — пленок, лака, металлов
5) Плакирование(нанесение на поверхность
металлических листов, плит тонкого слоя другого металла
или сплава)
— резка и формовка
— маркировка
— конечная паковка
Тестирование:
После герметизации таких корпусов
проводится проверка на герметичность,
которая осуществляется во всем диапазоне
возможных дефектов: большие, средние и
малые течи.
Наличие больших течей
определяется пузырьковым методом,
средних и малых — с помощью гелиевого
течеискателя.
Проволочный монтаж
После посадки кристалла на плату или на носитель и
разварки выводов необходимо защитить кристалл.
Герметизация полупроводникового кристалла
обеспечивает его защиту от механических
повреждений, стабилизацию параметров,
повышение срока службы и надежности приборов и
интегральных схем, позволяет избежать
неблагоприятных воздействий внешней среды. На
сегодняшний день можно выделить два основных
способа корпусирования микросхем. В первом
случае, кристалл, установленный на монтажное
основание, корпусируется с использованием
различных типов корпусов, во втором случае
кристалл, установленный непосредственно на плату,
герметизируется путем его заливки компаундами.
Для герметизации применяют следующие типы
корпусов: металло-стеклянные, металлокерамические, керамические и стеклянные,
данные типы корпусов герметизируются
методами сварки и пайки. Внутрь герметичных
корпусов может быть напущен специальный
защитный газ. Кроме того, в массовом
производстве активно используют
пластмассовые корпуса, которые собираются
методом посадки на клей. В настоящее время
разработано множество типов стандартных
корпусов, полностью обеспечивающих
потребности конструкторов и разработчиков
электронной техники.
Пластиковые корпуса
Необходимость в уменьшении массы и габаритов
конструкции электронной аппаратуры определили
интерес к методам непосредственного монтажа
кристаллов на плату (COB). Герметизация кристалла
установленного на печатной плате заключается в его
заливке жидким компаундом, который надежно
защищает чувствительную к внешней среде часть
изделия. Жидкий компаунд представляет собой
силикон или более распространенную эпоксидную
смолу, также могут применяться различные
полимеры. Как правило, компаунд является
непрозрачным, что позволяет затруднить
идентификацию и разборку изделия, или же доступ к
топологии микросхемы.
При выборе способа герметизации следует
помнить, что необходимо не только защитить
кристалл от внешнего воздействия
окружающей среды, но и не допустить
влияние корпуса или герметизирующего
материала на работу интегральной схемы.
Для герметизации МЭМС-устройств
используют металлостеклянные,
керамические, пластмассовые корпуса.
При оценке работоспособности
микроустройств необходимо контролировать
давление внутри герметизированных
корпусов, так как изменение давления
влияет на чувствительность приборов.
УСТАНОВКИ ДЛЯ СВАРКИ
Ручные установки для сварки
Для герметизации
металлокерамичес
ких корпусов
используются
установки шовнороликовой сварки
Miyachi,
например, модели
AF8500VPST c
атмосферной
камерой MX2000
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
http://unienc.ru
http://www.russianelectronics.ru
http://www.ostec-press.ru
http://micro-tech.ru
http://www.microsystems. ru
http://abiturient.ru
http://equip.eltech.com

Возможно ли хотя бы корпусирование современных процессоров в России? | Электромозг

Сегодня все российские разработчики процессоров с техпроцессом тоньше 90 нм заказывают изготовление своих изделий на Тайване в компании TSMC. Так поступает почти весь мир (даже Intel потихонечку начинает переползать на эту схему вслед за Apple и AMD), но то, что допустимо для всего мира, в настоящий момент, к сожалению, недопустимо для России. Виной тому политическое доминирование США над TSMC и потенциальная угроза санкций.

Кроме того, единственный производитель не всегда может обеспечить бесперебойность и приемлемые сроки поставок. Например, в настоящий момент из-за вспышки мирового спроса на микроэлектронику сроки поставок готовых чипов растянулись почти до года, что сильно тормозит даже саму разработку процессоров, ибо приходится долго ждать первых инженерных образцов изделий.

Сколько ещё продержится доминирование США над Тайванем, неизвестно. Большинство аналитиков предупреждают о скором переходе контроля над Тайванем к Китаю. В свете этой опасности для США, американцы строят фабрики TSMC у себя в стране, и что будет с фабриками Тайваня после окончания переноса производства в США, никто не знает.

Также я не вижу причин для падения спроса на микроэлектронику и в дальнейшем ввиду наблюдающегося общемирового подъёма интереса к цифровизации, как таковой. Беспилотный транспорт, Интернет вещей и прочие грядущие цифровые технологии только усиливают спрос на микроэлектронику.

В общем, ввиду всех этих факторов у России стоит задача переноса производства микропроцессоров на территорию России. К сожалению, литографическое оборудование требующегося уровня техпроцесса (разрабатывается в Нидерландах компанией ASML) нам не продают. США не велят, а Нидерланды слушаются. Поэтому России нужно будет разрабатывать своё собственное оборудование хотя бы для выпуска небольших партий для критических отраслей.

Именно поэтому ФТИАН, ИФМ и другие институты недавно выполняли заказанные государством проекты (шифры «Филлит-А», «Филлит-А2» и «Филлит»-А3) по теме компонентов для бесфотошаблонного литографа, а МИЭТ в настоящее время работает над этим литографом в целом (шифр «Рентген-Литограф»). Бесшаблонный литограф хотя и не сможет обеспечить выпуск больших партий кристаллов, но сделает процесс выпуска малых партий существенно дешевле (стоимость выпуска одного кристалла в этой технологии производства не зависит от их количества в партии), да и сам литограф обещает быть дешевле аж на порядок. Кроме всего прочего, это очень сильно сэкономит разработчикам наших чипов время и деньги на выпуск инженерных образцов, что даст им весомые конкурентные преимущества.

Но это дело хотя и уже недалёкого, но всё же будущего. А пока нужно делать то, что можно уже сейчас. Например, переносить на территорию России остальные этапы производства чипов. Например, их корпусирование.

Корпусирование

Корпусирование — это процесс установки кристалла или кристаллов в корпус, который состоит из трёх этапов:

  1. Установка кристалла или кристаллов на носитель.
  2. Коммутация (электрическое соединение контактных площадок кристалла или кристаллов с носителем), соединение всей сборки с выводами корпуса.
  3. Герметизации корпуса.

Кстати, процесс корпусирования микросхем иногда занимает до 50% их стоимости, поэтому перенос этого этапа в Россию полезен также с точки зрения экономики страны, когда начинают финансироваться не зарубежные, а собственные компании.

Получится ли процесс корпусирования в условиях России дешевле? Я не уверен, хотя некоторые оптимисты считают, что при определённых условиях это тоже может произойти. Но, в любом случае, не это будет являться целью локализации корпусирования. Как я уже говорил выше, основная цель заключается в увеличении доли финансирования своего производства вместо чужого (перенос большего процента добавленной стоимости в Россию), подготовке переноса к нам всего цикла производства, наработке соответствующих компетенций, обучение специалистов и т. п.

Что делается?

Недавно появилась новость о том, что «Байкал Электроникс» решил протестировать корпусирование своих процессоров Байкал на мощностях GS Group в Калининградской области, на заводе GS Nanotech. Это именно та компания, которая выпускают российские SSD-накопители, постепенно увеличивая степень их локализации:

GS Group — это российский инвестиционно-промышленный холдинг, который занимается разработкой и производством электроники, микроэлектроники и интеграцией программных продуктов.

В настоящий момент корпусирование кристаллов Байкал на заводе GS Nanotech находится в стадии эксперимента и отработки технологии.

Кристалл Байкал-М на печатной плате носителя

Кристалл Байкал-М на печатной плате носителя

Впоследствии «Байкал Электроникс» рассматривает возможность переноса в Россию и производства самих процессорных корпусов, которые сегодня тоже производятся вне страны.

Процессор Байкал-М

Процессор Байкал-М

Вообще, я давно наблюдаю за Байкал Электроникс, и должен признать, что несмотря на то, что душа у меня лежит больше к отечественной архитектуре ядер и процессору Эльбрус компании МЦСТ, но разработчики Байкала как-то более предприимчивы что ли. Они живее, активнее, и по ним видно, что они реально рвутся к своей цели.

Что же касается МЦСТ, то эта компания производит впечатление эдакой неповоротливой государственной компании с огромной инерцией, где бенефициар несильно заинтересован в прибыли. Несмотря на кардинальные подвижки в их политике, произошедшие где-то около года назад, им всё же не хватает той живости, которую демонстрирует Байкал Электроникс, говорю это с сожалением.

Например, объёмы чипов у Байкал Электроникс существенно выше, чем у МЦСТ. Они не боятся заказывать больше, и поэтому у их партнёров всегда в наличии больше готовых машин, что позволяет им проще выигрывать крупные тендеры, в то время, как МЦСТ очень осторожен в своих прогнозах и количественно основывается на сильной привязке к предзаказам от своих партнёров не учитывая очевидные перспективы взрывного роста потребности.

Последнее финансирование Байкал Электроникс получили путём представления своих проектов на конкурс и выигрывания субсидирования, в то время как МЦСТ пошёл другим путём и пассивно дождался тендера на госзакупках. А если бы не министерство обороны, то и не дождался бы.

Также МЦСТ вместо того, чтобы, как любая коммерческая компания, всучивать свои компьютеры всем, кому только получится, делает приобретение своих машин максимально некомфортно. Только официальный заказ юрлицам или, возможно, физлицам, но как-бы из-под полы и шёпотом. Да и их ОС Эльбрус выглядит вполне соответственно этому образу, и не рассчитана на широкую аудиторию программистов и энтузиастов. Хорошо, что есть ALT Linux.

В общем, коммерческая жилка в Байкал Электроникс на уровне, а в МЦСТ — так себе. С такими подходами можно и без всяких проблем с архитектурой проиграть конкуренцию, а ведь не хотелось бы.

И да, сторонники МЦСТ, не обижайтесь, это всё в порядке здоровой критики в надежде на исправление ситуации.

Заключение

На сегодня всё. Ставьте лайки, пишите комментарии и подписывайтесь на мой канал! Удачи!

Корпусирование интегральных микросхем на уровне подложки

FOWPL упаковка


Рис. 1. Полудюймовая восстановленная пластина и RDL дизайн.

Рис. 2. Разработанная технологическая RDL схема после процесса воссоздания пластины и поперечное сечение.

Minimal FOWLP package – технология корпусирования интегральных микросхем на уровне подложки (англ. Fun-Out Wafer-Level Package), разработанная консорциумом Minimal Fab. Полная линейка Minimal FOWLP package состоит из 16 устройств в форм-факторе Minimal.
В FOWLP контакты на поверхности кристалла или нескольких кристаллов, упаковываемых в один корпус, выводятся за пределы проекции с помощью распределительных слоев из эпоксидного компаунда, на которых сформированы проводящие дорожки. Это дает возможность снабдить кристаллы небольшого размера большим числом выводов при сохранении малой толщины корпуса, а также, улучить отвод тепла и возможность упаковки нескольких кристаллов в один корпус.

Литература:
1. Yasuhide Higashino, Fumito Imura, Michihiro Inoue, Arami Saruwatari, Sommawan Khumpuang, Shiro Hara. Application of lithography in MINIMAL Package. Proceedings of the 76th JSAP Autumn Meeting, 2015, 12-034.
2. Fumito IMURA, Yasuhide HIGASHINO, Koyu HOCHI, Yuji KITAYAMA, Junko KAZUSA, Michihiro INOUE, Arami SARUWATARI, Sommawan KHUMPUANG and Shiro HARA. Wafer-Packaging System Integrating with Electronic Device Manufacturing Line for a Half-Inch Wafer. Journal of Smart Process, 2016, Vol.5, No.5, p.280

3. Kenji Miyake, Masanori Iwata, Toru Mannami. Development of Half-inch FOWLP Process Line utilizing Minimal Fab. International Symposium on Semiconductor Manufacturing (ISSM) 2018, FM-O-19.
4. Fumito Imura, Michihiro Inoue, Sommawan Khumpuang, Shiro Hara. Via Interconnections for Half-Inch Sized Package Fabricated by Minimal Fab. 20th Electronics Packaging Technology Conference EPTC-2018, p.88-92.
5.
Fumito Imura, Michihiro Inoue, Sommawan Khumpuang, Shiro Hara. Via Interconnections for Half-Inch Packaging of Electronic Devices Using Minimal Fab Process Tools. Journal of Photopolymer Science and Technology. Volume 32, Number 6 (2019) p. 763-768.

Samsung представила новую технологию объемной компоновки микросхем – Samsung Newsroom Казахстан

Компания Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых полупроводниковых технологий представила технологию 3D-корпусирования микросхем, eXtended-Cube (X-Cube), предназначенной для использования с самыми современными технологическими процессами. Вместе с разработанной Samsung технологией сквозных отверстий через кремний (through-silicon, TSV), X-Cube обеспечивает значительный прирост в скорости и энергоэффективности, помогая удовлетворить строгие требования к производительности со стороны приложений следующего поколения, в том числе в области сетей 5-го поколения, искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений, а также мобильной и носимой электроники.

 

«Новая технология трехмерной интеграции от Samsung обеспечивает надежные TSV-межсоединения даже при использовании самых современных технологических процессов на базе EUV-литографии, – говорит Мунсу Канг (Moonsoo Kang), старший вице-президент по стратегии полупроводникового рынка в Samsung Electronics. – Мы стремимся внедрять самые современные инновации в области объемного корпусирования, чтобы раздвигать границы возможного в сфере полупроводниковых технологий».

 

С X-Cube от Samsung разработчики микросхем получают дополнительную гибкость при создании индивидуальных решений, наилучшим образом отвечающих их уникальным требованиям. В тестовом чипе X-Cube, построенном на базе 7-нм техпроцесса, используется технология TSV для размещения SRAM-памяти поверх логического кристалла, что позволяет высвободить место и размещать больше памяти при меньшей площади микросхемы. Благодаря трехмерной интеграции ультратонкая конструкция корпуса обеспечивает значительно более короткие пути прохождения сигнала между кристаллами для максимальной скорости передачи данных и энергоэффективности. Заказчики также могут масштабировать пропускную способность и плотность памяти в соответствии с заданными спецификациями.

 

Проверенная на кремнии методология и процессы проектирования Samsung X-Cube уже сегодня могут использоваться с современными техпроцессами, в том числе 7нм и 5нм узлами. Развивая свой исходный дизайн, Samsung планирует продолжить сотрудничество с глобальными заказчиками, не имеющими собственных производственных мощностей, по внедрению решений объемной интеграции в новых высокопроизводительных приложениях следующих поколений.

 

Более подробная информация о технологии Samsung X-Cube будет представлена на ежегодной конференции по высокопроизводительным вычислениям Hot Chips, трансляция которой будет осуществляться в режиме реального времени 16-18 августа 2020 года.

Производство и корпусирование: 6 основных составляющих…

Новые возможности FinFET

После многих лет совершенствования платформы FinFET мы подняли производительность на беспрецедентный уровень с помощью нашей новой технологии SuperFin.

SuperFin использует сочетание инноваций во всем технологическом стеке, начиная от транзисторного канала и до верхних слоев металла. Ключевым прорывом стал конденсатор Super MIM, обеспечивающий 5-кратное увеличение емкости при сохранении размера, отвечающего стандартам индустрии. Эта первая в отрасли технология обеспечивает снижение напряжения, что в сочетании со всеми указанными инновациями позволило добиться производительности, почти сравнимой с полным узлом.

Ускорение инноваций

Сегодня мы продолжаем дорабатывать свой план выпуска продукции, чтобы он демонстрировал новые уровни инноваций, а также ускоряем работу, чтобы обеспечить ежегодное внесение усовершенствований в технологические процессы.

Благодаря нашим новым технологиям Intel 4 и Intel 3 мы в полном объеме применяем жесткую УФ-литографию, которая предусматривает использование весьма сложной оптической системы линз и зеркал и обеспечивает излучение с длиной волны 13,5 нм для печати на кремниевых пластинах элементов топологии невероятно малого размера. Это колоссальное улучшение по сравнению с предыдущей технологией, в которой использовалось излучение с длиной волны 193 нм.

А благодаря Intel 20A мы прокладываем путь в эпоху ангстремных размеров, внедряя две новые революционные технологии, PowerVia и RibbonFET. PowerVia — разработанная корпорацией Intel первая в отрасли уникальная реализация технологии подачи питания с обратной стороны микросхемы. RibbonFET — реализация корпорацией Intel транзистора с круговым затвором (Gate All Around), которая стала первой новой архитектурой транзисторов, разработанной корпорацией после создания транзисторов FinFET в 2011 году.

Что в имени твоем?

Корпорация Intel пересмотрела названия используемых технологических процессов, чтобы обеспечить более точное представление о технологических узлах в отрасли и улучшенное отражение баланса энергоэффективности, производительности и занимаемой площади в будущих узлах. В течение десятилетий название технологического «узла» соответствовало фактической численности определенных физических элементов топологии транзисторов. Хотя отрасль отошла от этой практики много лет назад, она продолжает использовать исторически сложившийся принцип присвоения названий узлов путем уменьшения числовых значений, которые связаны с единицами измерения, такими как нанометры. Корпорация Intel обновляет свой лексикон, чтобы задать четкие и понятные рамки, призванные помочь клиентам получить более точное представление о технологических узлах в отрасли для принятия более обоснованных решений.

Компания ООО «ТТМ»

ООО «ТТМ» прорабатывает и внедряет технологические решения в следующих областях:

 

Полупроводниковые кристальные технологии

Эффективная КМОП-технология

Производство микросхем по оптимизированной технологии КМОП с проектными нормами 0,18; 0,25-0,35 мкм для изделий повышенной надежности

 

A₃B₅ (III-V)

Технологии производства СВЧ-транзисторов и микросхем приборного качества на A₃B₅ — материалах, таких как арсенид и нитрид галлия (GaAs, GaN) и др.

 

Силовая микроэлектроника

Эффективные технологии кристального производства силовых элементов, и микросхем 400В, 600В и выше на базе кремния, карбида кремния и нитрида галлия (Si, SiC, GaN)

 

МЭМС и НЭМС

Технологии производства микро- и наноэлектромеханических систем, включая сварку, пайку и склеивание пластин

 

3D-интеграция и TSV

Технологии формирования монолитных 3D и 2,5D-структур из полупроводниковых пластин и кристаллов, произведенных по различным технологиям, (например, МЭМС-акселерометры и ISIC) с применением TSV

 

Производство ПАВ-фильтров

Технологии производства и корпусирования на пластине SAW/BAW ВЧ-фильтров (и изделий на их основе) на базе кварца, ниобата или танталата лития (LiNbO₃, LiTaO₃)

 

Технологии микросборочного производства

Корпусирование на пластине (Fan Out / Fan In WLP, CSP)

Технология формирования корпуса на пластине с применением временного монтажа и демонтажа пластин и формированием RDL-слоя до или после заливки компаундом (Fan In / Fan Out WLP)

 

Корпусирование в пластиковые корпуса

Корпусирование микросхем, элементов и микросборок в пластик по технологии многоплунжерного литья под давлением, с взаимоувязанной отработкой режимов литья и разварки выводов

 

Корпусирование в металлокерамические корпуса классa Space

Технология корпусирования в металлокерамические корпуса, включая вакуумную пайку на эвтектику и герметизацию в вакууме или инертной среде

 

Гибридные многокристальные СВЧ-микросборки

Микросборочные технологии корпусирования многокристальных СВЧ-модулей, включающих  бескорпусные, поверхностно монтируемые элементы и тонкопленочные элементы на ситалле и поликоре

 

Сборка силовых гибридных модулей

Технологии силовых гибридных модулей, включая вакуумную пайку кристаллов и синтеринг, разварку толстой проволокой и лентой, герметизацию в пластик (overmold) или заливкой силиконовым компаундом

 

Радиочастотные метки (RFID) и смарт-карты

Технологии производства радиочастотных меток (РЧИД/RFID) и смарт-карт, включая установку чипов, герметизацию и персонализацию

 

Специальные микроэлектронные технологии

Сборка микроболометрических матриц

Сборка микроболометров в герметичные корпуса или на пластине с одновременной пайкой кристалла и корпуса и последующей активацией гетера

 

Производство светодиодов

Производство мощных светодиодов, для бытового и промышленного освещения  («синий как белый»), включая технологии эпитаксиального роста, формирования кристаллов и микросборки светодиодов

 

OLED и LCD

Технологии производства органических (OLED) и LCD-дисплеев, TFT-матриц и других изделий на основе таких решений, включая OLED-светильники

 

American Semiconductor делает шаг навстречу отечественной упаковке микросхем в США

Пакеты интегральных схем

защищают кремниевые микросхемы от окружающей среды и обеспечивают способ . .. [+] подключения их схем к внешнему миру.

гетти

Повсеместная нехватка полупроводников за последний год заставила многих людей сосредоточиться на устойчивости цепочки поставок, призывая к увеличению производства микросхем в США. Закон США об инновациях и конкуренции (USICA), принятый Сенатом в июне прошлого года, предлагает помощи отечественному производству полупроводников и ожидает решения Палаты представителей.В то время как основное внимание для многих людей сосредоточено на увеличении отечественной доли производства кремниевых микросхем, мы не должны упускать из виду упаковку микросхем — важный процесс инкапсуляции этих микросхем, чтобы защитить их от повреждений и сделать их пригодными для использования путем подключения их схем к внешний мир. Это область, которая будет иметь важное значение как для устойчивости цепочки поставок, так и для поддержания будущих технологических достижений в области электроники.

Упаковка необходима для обеспечения пригодности полупроводниковых микросхем

Микросхемы интегральных схем (ИС) производятся на кремниевых пластинах на многомиллиардных фабриках, известных как «фабрики». Отдельные чипы или «матрицы» производятся по повторяющимся схемам, изготавливаются партиями на каждой пластине (и на разных партиях пластин). 300-миллиметровая пластина (около 12 дюймов в диаметре) — размер, который обычно используется на самых современных фабриках, — может содержать сотни больших микропроцессорных микросхем или тысячи крошечных микросхем контроллеров. Производственный процесс разделен на этап «переднего конца линии» (FEOL), во время которого создаются миллиарды микроскопических транзисторов и других устройств с помощью процессов формирования рисунка и травления в теле кремния, за которым следует «задний конец линии». (БЕОЛ), в котором проложена сетка из металлических следов, чтобы все соединить.Трассы состоят из вертикальных сегментов, называемых «переходными отверстиями», которые, в свою очередь, соединяют горизонтальные слои проводки. Если у вас есть миллиарды транзисторов на чипе (в процессоре iPhone 13 A15 их 15 миллиардов), вам нужно много миллиардов проводов для их соединения. Каждый отдельный кристалл может иметь в общей сложности несколько километров проводки в растянутом состоянии, поэтому мы можем представить, что процессы BEOL довольно сложны. На самом внешнем слое кристалла (иногда они используют не только переднюю, но и заднюю часть кристалла) дизайнеры помещают микроскопические контактные площадки, которые используются для связи чипа с внешним миром.

Плата зонда используется для проверки отдельных кристаллов на полупроводниковых пластинах. ПАТРИК ЛИН/AFP через Гетти … [+] Изображения)

AFP через Getty Images

После того, как пластина обработана, каждый из чипов индивидуально «прощупывается» с помощью тестовой машины, чтобы определить, какие из них хороши. Их вырезают и упаковывают в пакеты. Пакет обеспечивает как физическую защиту микросхемы, так и средство для подключения электрических сигналов к различным цепям микросхемы. После того, как чип упакован, его можно разместить на электронных платах вашего телефона, компьютера, автомобиля или других устройств. Некоторые из этих пакетов должны быть разработаны для экстремальных условий, например, в моторном отсеке автомобиля или на вышке сотовой связи. Другие должны быть очень маленькими для использования внутри компактных устройств. Во всех случаях разработчик корпуса должен учитывать такие вещи, как используемые материалы, чтобы свести к минимуму напряжение или растрескивание кристалла, или учитывать тепловое расширение и то, как это может повлиять на надежность чипа.

Самая ранняя технология, которая использовалась для соединения кремниевого чипа с выводами внутри корпуса, была соединение проволокой , процесс низкотемпературной сварки.В этом процессе очень тонкие провода (обычно золотые или алюминиевые, хотя также используются серебряные и медные) прикрепляются одним концом к металлическим площадкам на микросхеме, а другим концом к клеммам на металлическом каркасе, который имеет выводы наружу. . Этот процесс был впервые применен в Bell Labs в 1950-х годах, когда крошечные провода вдавливались под давлением в контактные площадки чипа при высоких точечных температурах. Первые машины для этого стали доступны в конце 1950-х годов, а к середине 1960-х годов в качестве альтернативного метода была разработана ультразвуковая сварка.

В зоне обработки пластин на заводе Siliconware Precision Industries Co. (SPIL) в … [+] Тайчжун, Тайвань. Фотограф: Билли Х.К. Квок/Блумберг

© 2016 Bloomberg Finance LP

Исторически эта работа выполнялась в Юго-Восточной Азии, потому что она была довольно трудоемкой. С тех пор были разработаны автоматические машины для соединения проводов на очень высоких скоростях. Также были разработаны многие другие новые технологии упаковки, в том числе технология под названием «флип-чип».В этом процессе микроскопические металлические столбики осаждаются («ударяются») на контактные площадки чипа, пока он еще находится на пластине, а затем после тестирования исправный кристалл переворачивается и выравнивается с соответствующими контактными площадками в корпусе. Затем припой плавится в процессе оплавления, чтобы сплавить соединения. Это хороший способ установить тысячи подключений одновременно, хотя вы должны тщательно контролировать все, чтобы убедиться, что все соединения в порядке.

В последнее время упаковка привлекает гораздо больше внимания.Это связано с тем, что становятся доступными новые технологии, а также новые приложения, которые стимулируют использование чипов. Прежде всего, это желание объединить несколько чипов, изготовленных с использованием разных технологий, в одном корпусе, так называемые чипы system-in-package (SiP). Но это также обусловлено желанием объединить различные типы устройств, например, антенну 5G в том же корпусе, что и радиочип, или приложения искусственного интеллекта, в которых вы интегрируете датчики с вычислительными чипами.Крупные производители полупроводников, такие как TSMC, также работают с «чиплетами» и «разветвленными корпусами», в то время как Intel ИНТК в 2019 году в своем мобильном процессоре Lakefield была представлена ​​встроенная технология межсоединений с несколькими кристаллами (EMIB) и технология стекирования кристаллов Foveros.

Большая часть упаковки производится сторонними контрактными производителями, известными как компании «аутсорсинговой сборки и тестирования» (OSAT), и центр их мира находится в Азии. Крупнейшие поставщики OSAT — Тайваньская компания ASE, Amkor Technology. АМКР со штаб-квартирой в Темпе, штат Аризона, Jiangsu Changjiang Electronics Tech Company (JCET) из Китая (которая несколько лет назад приобрела сингапурскую компанию STATS ChipPac) и Siliconware Precision Industries Co., Ltd. (SPIL) из Тайваня, приобретенная ASE в 2015 году. Есть множество других более мелких игроков, особенно в Китае, которые несколько лет назад определили OSAT как стратегическую отрасль.

Основная причина, по которой упаковка в последнее время привлекает внимание, заключается в том, что недавние вспышки Covid-19 во Вьетнаме и Малайзии в значительной степени способствовали обострению кризиса с поставками полупроводниковых микросхем, когда местные органы власти закрывают заводы или сокращают штат сотрудников, приостанавливая или сокращая производство на несколько недель. вовремя.Даже если правительство США инвестирует в субсидии для развития отечественного производства полупроводников, большая часть этих готовых чипов по-прежнему будет отправляться в Азию для упаковки, поскольку именно там находятся сеть промышленности и поставщиков, а также база навыков. Таким образом, Intel производит микропроцессорные микросхемы в Хиллсборо, штат Орегон, или в Чандлере, штат Аризона, но отправляет готовые пластины на заводы в Малайзии, Вьетнаме или Чэнду, Китай, для тестирования и упаковки.

Можно ли устанавливать упаковку чипсов в США.С.?

Существуют серьезные проблемы с доставкой упаковки для чипов в США, поскольку большая часть отрасли покинула американские берега почти полвека назад. Доля Северной Америки в мировом производстве упаковки составляет всего около 3%. Это означает, что в США не существовало сети поставщиков производственного оборудования, химикатов (таких как субстраты и другие материалы, используемые в упаковках), ведущих рамок и, что наиболее важно, базы навыков опытных специалистов для крупномасштабной части бизнеса.С., давно. Intel только что объявила об инвестициях в размере 7 миллиардов долларов в новый завод по производству упаковки и испытаний в Малайзии, хотя она также объявила о планах инвестировать 3,5 миллиарда долларов в свои операции в Рио-Ранчо, штат Нью-Мексико, для своей технологии Foveros. Amkor Technology также недавно объявила о планах по расширению мощностей в Бакнинь, Вьетнам, к северо-востоку от Ханоя.

Большая часть этой проблемы для США заключается в том, что передовая упаковка чипов требует большого производственного опыта. Когда вы только начинаете производство, выход хороших готовых упакованных чипсов, скорее всего, будет низким, и по мере того, как вы будете производить больше, вы постоянно совершенствуете процесс, и выход становится лучше.Крупные покупатели чипов, как правило, не захотят рисковать, привлекая новых отечественных поставщиков, которым может потребоваться много времени, чтобы выйти на эту кривую доходности. Если у вас низкий выход упаковки, вы будете выбрасывать чипсы, которые в противном случае были бы хорошими. Зачем рисковать? Таким образом, даже если мы будем делать более продвинутые чипы в США, они, вероятно, все равно будут отправляться на Дальний Восток для упаковки.

Корпус чипа уровня пластины American Semiconductor (WLCSP) с использованием нескольких кристаллов, соединенных … [+] с гибкой полимерной подложкой.

Фотография компании American Semiconductor, использована с разрешения.

Бойсе, штат Айдахо, компания American Semiconductor, Inc. применяет другой подход. Генеральный директор Дуг Хаклер выступает за «жизнеспособный решоринг, основанный на жизнеспособном производстве». Вместо того, чтобы гнаться только за высококачественной упаковкой чипов, которая используется для передовых микропроцессоров или чипов 5G, его стратегия состоит в том, чтобы использовать новые технологии и применять их к устаревшим чипам, где есть большой спрос, что позволит компании практиковать свои процессы и учить.Устаревшие чипы также намного дешевле, поэтому потеря урожая не является проблемой жизни и смерти. Хаклер отмечает, что 85% чипов в iPhone 11 используют более старые технологии, например, изготовленные на полупроводниковых узлах 40 нм или старше (что было популярной технологией десять лет назад). Действительно, многие из нехваток чипов, от которых в настоящее время страдает автомобильная промышленность, связаны с этими устаревшими чипами. В то же время компания пытается применить новые технологии и автоматизацию на этапах сборки, предлагая ультратонкую упаковку в масштабе чипа, используя так называемый процесс полупроводника на полимере (SoP), в котором пластина, заполненная кристаллом, приклеивается к кристаллу. изнаночной стороны полимера, а затем помещается на термотрансферную ленту.После тестирования с помощью обычных автоматических тестеров чипы нарезаются на ленточные носители и переносятся на катушки или другие форматы для высокоскоростной автоматизированной сборки. Хаклер считает, что эта упаковка должна быть привлекательной для производителей устройств и носимых устройств Интернета вещей (IoT) — двух сегментов, которые могут потреблять большие объемы микросхем, но не так требовательны к производству кремния.

Что привлекает в подходе Хаклера, так это две вещи. Во-первых, признание важности спроса для увеличения объемов производства на его производственной линии гарантирует, что они получат много практики по увеличению выхода продукции.Во-вторых, они используют новую технологию, а технологическая трансформация часто дает возможность сместить действующих лиц. У новых участников нет багажа привязанности к существующим процессам или объектам.

American Semiconductor еще предстоит пройти долгий путь, но подобные подходы будут способствовать развитию навыков внутри страны и станут практическим шагом к внедрению упаковки микросхем в США. Не ожидайте, что создание внутреннего потенциала будет быстрым, но это неплохое место. начать.

Что это такое и зачем вам это нужно для ваших электронных устройств?

Когда вы видите слово; Упаковка IC, что первое приходит на ум?

Конечно, защита.Или, может быть, безопасность. Какое бы слово вы ни выбрали, оно приемлемо. И это потому, что упаковка ИС позволяет полупроводникам служить дольше.

Если вы инженер, вы должны знать о них. И было бы полезно, если бы вы использовали их, чтобы ваш полупроводник работал много лет без возникновения неисправностей.

Ничего страшного, если вы не знаете об упаковке микросхем. Мы будем подробно говорить об этом позже в этом посте.

Но как это работает?

Упаковка

IC делает каждый чип на печатной плате защищенным от возможных нагрузок и элементов.

Итак, вы готовы к более глубоким знаниям об упаковке микросхем? Тогда давайте перейдем к статье.

 

1. Что такое упаковка IC?

 

Мы дадим определение корпусу ИС, также известному как корпус интегральной схемы, простыми словами.

Таким образом, это относится к любому компоненту, имеющему полупроводниковое устройство. И упаковка представляет собой оболочку, которая окружает схемное устройство. Кроме того, его основная цель — предотвратить устройство от:

  • Физическое поражение
  • Коррозия

Но это еще не все.

Он также служит платформой, которая позволяет установленным на нем электрическим контактам подключаться к печатной плате.

Когда дело доходит до упаковки ИС, можно рассмотреть различные варианты. И это из-за различных доступных схем. Кроме того, к этим схемам предъявляются другие требования из-за их внешней оболочки.

 

На каком этапе необходима упаковка IC?

 

Как правило, упаковка ИС является последней стадией производства полупроводниковых устройств.Следовательно, на этом этапе полупроводниковый компонент защищается в корпусе. И этот корпус делает одну вещь. Он защищает микросхему от возможного повреждения внешних элементов. Кроме того, он также защищает его от коррозии.

Итак, вот в чем дело.

Пакет корпуса представляет собой корпус. Он отвечает за защиту блока устройства. И это также помогает продвигать жизненно важные компоненты. Одним из таких являются электрические контакты. Эти компоненты помогают передавать сигналы на печатную плату электронного устройства.

 

История упаковки IC

 

С 1970-х годов технология упаковки IC неуклонно развивалась. Первоначально они начинались как пакет с шариковой решеткой (BGA). И большинство производителей электроники также использовали его.

Но позже, в начале 21-го века, более новые варианты обогнали пакеты с массивом штыревой сетки.

Назвали новые сорта:

  • Пластмассовая четверная плоская упаковка
  • Тонкая маленькая контурная упаковка

Со временем несколько производителей, таких как Intel, создали массивы наземных сетей.

Тем временем массивы шаровых решеток с перевернутыми кристаллами (FCBGA) превзошли BGA. И это из-за того, что в FCBGA содержится больше контактов, чем в других конструкциях упаковки.

Кроме того, FCBGA имеет входные и выходные сигналы над всей матрицей, в отличие от краев.

 

2. Различные типы корпусов ИС

 

Существует около десяти различных типов корпусов ИС. Но в этой статье мы перечислим четыре.

 

2.1 Комплекты для монтажа в сквозное отверстие

 

 

Эта упаковка ИС представляет собой монтажную конструкцию, используемую для электронных компонентов.И они включают использование свинца (Pb) на деталях, которые вставляются в просверленные отверстия печатной платы.

Они также приклеиваются к колодкам с обратной стороны. И это происходит с помощью механизированных установочных машин. Или с помощью ручной сборки, которая представляет собой ручную установку.

Упаковка для сквозного монтажа идеально подходит для деталей, которые не подходят для поверхностного монтажа. Примером этого являются силовые полупроводники с теплоотводом и большие трансформаторы.

 

2.2 Упаковка для поверхностного монтажа

 

 

Упаковка ИС для поверхностного монтажа относится к методу, при котором электрические компоненты монтируются непосредственно на внешней стороне печатной платы.

Любое электрическое устройство, в котором используется этот метод упаковки ИС, является устройством для поверхностного монтажа (SMD).

Кроме того, появление технологии упаковки для поверхностного монтажа поглотило упаковку для сквозного монтажа.

Почему это так?

Это произошло потому, что SMT поддерживала автоматизированное производство. И это позволяет улучшить качество и снизить затраты.

Но это еще не все.

Упаковка для поверхностного монтажа имеет платформу, которая позволяет устанавливать большее количество компонентов в определенной области.

Кроме того, по сравнению со сквозными креплениями SMT меньше. И это потому, что у него стало меньше или совсем нет лидов. Кроме того, он имеет следующее:

  • Плоские контакты
  • Поводок различных видов или короткие булавки
  • Заделки на внешней стороне компонента
  • Матрица шариков припоя

 

2.3 Пакеты для чипов

 

 

Другое название пакетов Chip-Scale — упаковка размером с чип.Он получил это название, потому что это один из немногих пакетов, которые имеют размер чипа.

Но это еще не все.

Для того чтобы корпус микросхемы был квалифицирован как масштабируемый, он должен соответствовать следующим критериям:

  • Быть одномерным
  • Имеют корпус для непосредственного монтажа на поверхность
  • Иметь площадь, менее чем в 1,2 раза превышающую размер кубика

В 1993 году генерал Мураками из Hitachi Cable и Дзюнъити Касаи из Fujitsu предложили вышеуказанную концепцию. Тем не менее, Mitsubishi Electric создала первую демо-концепцию.

Но это еще не все.

Для технологии масштабирования чипов требуется следующее:

Во-первых, промежуточный элемент, в котором формируются шарики или подушечки, должен удерживать матрицу. И эта упаковка аналогична технологии упаковки массива шариковых решеток флип-чипа.

Во-вторых, контактные площадки могут быть напечатаны или выгравированы непосредственно на кремниевой пластине. В результате получается упаковка размером почти с кремниевый кристалл. Прекрасным примером такой упаковки является упаковка чипсов на уровне воды (WL-CSP) или упаковка на уровне воды (WLP).

В 1990-х годах началось производство WL-CSP. Но многие компании начали его серийное производство в начале 2000-х годов. Advanced Semiconductor Engineering — отличный пример компании, производившей WL-CSP серийно.

 

2.4 Решетка с шариками

 

 

Шариковая решетка — это тип упаковки, используемой для стационарного монтажа микропроцессоров.

Но это еще не все.

В этом корпусе также больше соединительных контактов, чем в плоском или двухрядном корпусе.

Следовательно, лучшая часть этого пакета:

Можно использовать всю нижнюю поверхность, а не только периметр. А следы, примыкающие к упаковке, ведут к шарикам или проводам.

Есть еще.

Эти шарики или провода соединяют матрицу с более короткими упаковками, которые расположены только по периметру. В конце концов, пакет обеспечивает более высокую скорость и лучшую производительность.

Кроме того, вам, как инженеру, необходим точный контроль для пайки устройств BGA. И это из-за его очень тонкой системы.Таким образом, большинство компаний придерживаются автоматизированных процессов, чтобы избежать ошибок.

 

3. Какие материалы необходимы для корпусов ИС и способ сборки

 

Требуемые материалы, используемые для создания различных корпусов ИС, необходимы.

Почему?

Это потому, что основу упаковки составляют три фактора. А они:

  • Химические свойства
  • Физические свойства
  • Электрические свойства

Но это еще не все.

Производительность пакета также является ограничивающим фактором.

Итак, давайте рассмотрим три основных материала упаковки.

 

3.1 Для материалов выводной рамки

 

Материалы выводной рамки являются доминирующими материалами корпусов ИС. Следовательно, инженеры используют их в основном для скрепления проволокой отделки и соединенных проволокой штампов. И прекрасный пример — золото или серебро.

Эти отделочные покрытия наносятся на внутреннюю контактную площадку методом точечного покрытия.Сделав это, вы сэкономите массу средств. И это потому, что благородные металлы не легко соединяются с инкапсулянтами.

 

3.2 Для керамических упаковок

 

Инконель

или сплав 42 обычно выбирают для керамических корпусов. Почему? Это потому, что существует связь между сплавами и КТР. Точное совпадение является важной характеристикой из-за хрупкости керамики.

Но низкий КТР может иметь вредные последствия. И еще хуже, если вы устанавливаете окончательную сборку устройств поверхностного монтажа.Тем не менее, размер CTE играет значительную роль. И мы можем связать все с несоответствием наиболее распространенных подложек печатных плат.

Мы также должны отметить, что металлы с более низким КТР имеют отличную репутацию и хорошо работают в качестве свинцовых рамок. И они отлично подходят для пластиковых DIP-типа и керамических корпусов.

Тем не менее, медные материалы выводной рамки обычно являются идеальным выбором для пластиковых корпусов для поверхностного монтажа. И это потому, что они обладают способностью и соответствием требованиям для обеспечения безопасности паяных соединений.

Но это еще не все.

Медь

также имеет более высокую проводимость, что является большим плюсом.

 

3.3 Ламинированные материалы

 

Для упаковки IC вы можете заменить выводные рамки на ламинированные материалы. И они пригодятся, когда у вас много операций ввода-вывода. Или, возможно, вы ищете высокопроизводительные уровни.

Но вот что вам следует знать.

С конца 1970-х годов существуют ламинаты. А затем они использовали их для систем «чип-на-плате».Следовательно, если вы внимательно посмотрите на чип на плате, вы заметите кое-что. Он поставляется со всеми необходимыми элементами, требуемыми в упаковке.

Плюс у него упаковка находится на родном месте.

Кроме того, пакеты из ламината являются экономичным вариантом. Это даже более доступно, чем тонкие и толстые керамические подложки. Таким образом, большинство инженеров широко используют его из-за его экономической ценности.

Кроме того, инженеры предпочитают более новые органические ламинаты с более высокими температурами.И не только потому, что это выгодно. Но у них более предпочтительные электрические атрибуты. Отличным примером является более низкая диэлектрическая проницаемость.

 

4. Материалы для крепления штампов

 

Материалы для крепления штампов

отлично подходят для приклеивания штампа к подложке. Сначала этот процесс может показаться простым, но к нему предъявляются различные требования. И это зависит от приложения.

Однако в большинстве случаев крепление матрицы идеально подходит для сборки проволокой лицевой стороной вверх. Значит, он теплопроводный.Но в некоторых случаях он электропроводен.

Кроме того, в процессе прикрепления штампа не должно быть вакуума в прикрепленном материале. Таким образом, вы сможете избежать горячих точек на кристалле. И по мере того, как повышается мощность материала для крепления кристалла, его ценность возрастает.

 

5. Герметики

 

Инкапсулянт больше похож на окончательную часть корпуса ИС. Следовательно, он выполняет основную функцию защиты. А герметики защищают тонкие соединительные провода и микросхемы от окружающей среды и физических повреждений.

Так что наносить его нужно аккуратно и аккуратно. Таким образом, вы предотвратите проскальзывание проводов, что может привести к замыканию проводов друг на друга.

Но это еще не все.

Когда дело доходит до упаковки ИС, есть три основных типа полезных герметизирующих материалов:

 

5.1 Эпоксидная смола и смеси эпоксидных смол

 

Эпоксидная смола и смесь эпоксидных смол довольно популярны среди производителей. В конце концов, органические смолы наиболее распространены в строительных конструкциях.Кроме того, это выгодное сочетание тепловых характеристик и свойств по низкой цене.

 

5.2 Силиконовые материалы

 

Силиконовые материалы являются вторыми по популярности герметиками. И они пригодятся для микросхем. Без сомнения, режимы обработки и отверждения силиконовых материалов аналогичны органическим смолам.

Но этот материал не является органической смолой.

Существует два основных типа силиконовых смол:

  • Вулканизуемый при комнатной температуре (RTV)
  • На основе растворителя

Вы также можете добиться отверждения (превращения силикона в твердое вещество) с помощью различных механизмов.И это зависит от типа силиконового материала, который вы выберете.

Вулканизуемый при комнатной температуре, вы можете отвердить его одним из следующих способов:

  • Добавление катализатора
  • Воздействие влаги (комнатная влажность)

С другой стороны, наиболее распространенным способом отверждения смол на основе растворителей является термическое воздействие. Но закрепить смолы на основе растворителя можно только после испарения растворителя.

Силиконовые смолы являются популярным выбором для CSP, стремящихся соответствовать требованиям.И это потому, что эти смолы гибки в диапазоне температур (от -650 до 1500°C).

5.3 Полиимид

 

Этот герметик не так популярен, как предыдущие в этом списке. Кроме того, его редко можно найти в клеевых составах для приклеивания к штампу. Но это довольно распространено, когда речь идет о гибких печатных платах. И это прекрасный выбор благодаря таким полезным свойствам, как:

  • Исключительная устойчивость к химическим веществам
  • Впечатляющие электрические свойства
  • Экстремальная прочность
  • Отличная прочность на растяжение
  • Стабильность в широком диапазоне температур
  • Отличная термостойкость
  • Широкий диапазон рабочих температур от -2000 до 3000C

 

6.Проволочное соединение

 

Соединение проводов — это процесс, полезный для изготовления полупроводниковых устройств. Это также включает в себя создание взаимосвязей между ИС или другим полупроводниковым устройством и его корпусом.

Проволочное соединение также пригодится, если вы планируете подключить ИС к другой электронике. Или если вы хотите создать соединение между двумя платами. Метод является наиболее экономичным. И вы можете использовать его на частотах выше 100 Гц.

Соединительные провода изготовлены из следующих материалов:

Золотые провода

довольно часто используются для соединения проводов.Но если у вас богатая азотом среда сборки, хорошим вариантом будет медная проволока.

Если вам нужна экономичная альтернатива, вы можете заклинить соединение алюминиевой проволокой.

Сборки в проволочном соединении бывают трех форматов:

  • Ультразвуковая клиновая сварка при комнатной температуре
  • Термокомпрессионное склеивание
  • Термозвуковое склеивание шариков

Ультразвуковое соединение включает в себя соединение штампа и подложки. Кроме того, он начинается с использования отверстия на поверхности сборки компонентов для подачи проволоки.

Если вы хотите подключить кремниевые ИС к компьютерам, идеально использовать термозвуковое соединение. И процедура помогает собрать компоненты процессоров. Следовательно, он объединяет схемы ноутбуков и ПК.

Термокомпрессионное соединение включает соединение двух металлов с помощью сочетания тепла и силы. Этот процесс помогает защитить корпуса устройств и электрические конструкции от поверхностного монтажа.

 

7. Склеивание пластин

 

Соединение пластин осуществляется на уровне пластин.И пригодится для изготовления:

  • Оптоэлектроника
  • Микроэлектромеханические системы (МЭМС)
  • Микроэлектроника
  • Наноэлектромеханические системы (НЭМС)

Эта технология упаковки обеспечивает механически стабильную и герметичную капсулу. Плюс диапазон его диаметров составляет 12 дюймов для производства устройств микроэлектроники. Напротив, МЭМС/НЭМС имеют диапазон диаметров от 4 до 8 дюймов.

Склеивание пластин

помогает защитить чувствительные внутренние структуры NEMS и MEMS от воздействия окружающей среды.Пример воздействия на окружающую среду:

  • Окисляющие соединения
  • Температура
  • Влага
  • Высокое давление

Итак, упаковка должна соответствовать следующим требованиям:

  • Теплоотвод
  • Оптимальное поддержание энергетического и информационного потока
  • Включение элементов по разным технологиям
  • Защита от воздействия окружающей среды
  • Совместимость с окружающей периферией

 

8.Дизайн упаковки IC

 

Дизайн упаковки ИС следующего поколения — лучший способ достичь следующего:

  • Функциональная плотность
  • Гетерогенная интеграция
  • Силиконовый скейлинг

Кроме того, во многих случаях он идеально подходит для уменьшения общего размера упаковки.

Следовательно, однородная и гетерогенная упаковка ИС обеспечивает путь к следующему:

  • Более быстрый выход на рынок
  • Устойчивость к выходу кремния
  • Расширенная функциональность устройства

Сегодня появились различные технологические платформы ИС, и они соответствуют следующим требованиям:

  • Высокая производительность
  • Оптимизация питания
  • Экономическая эффективность

И они удовлетворяют потребности различных отраслей промышленности, таких как:

  • Искусственный интеллект (ИИ)
  • Высокопроизводительные вычисления (HPC)
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Медицинский
  • Интернет вещей
  • Мобильные вычисления
  • Автомобилестроение
  • 5G
  • Виртуальная реальность (VR)
  • Дополненная реальность (AR)

Но мы должны отметить одну вещь о новых технологиях упаковки ИС.

Они создают уникальные узкие места для устаревших методологий упаковки и инструментов проектирования.

Итак, если ваша группа разработчиков должна использовать эти новые пакеты ИС, они должны сделать одну вещь.

Они должны работать над оптимизацией и проверкой всей своей инженерной системы. Это означает, что вы не можете останавливаться на отдельных элементах — вы должны запустить все.

Кроме того, вы должны знать этот факт:

Малогабаритная печатная плата на основе ламината или наплавки очень похожа на традиционную конструкцию подложки для упаковки ИС.А традиционные производители печатных плат могут проектировать и изготавливать старые корпуса ИС с помощью модифицированных инструментов для печатных плат.

Но это совсем другая игра с современными продвинутыми пакетами, доступными сегодня. Они используют новейшие методы производства, процессы и материалы. Кроме того, они очень похожи на процессы литья кремния.

Они также требуют свежего и новаторского подхода к проектированию и проверке на каждом уровне.

 

Проблема с одним корпусом ИС, которую должен избегать каждый инженер

 

При работе с новейшими технологиями корпусирования ИС инженеры должны избегать следующего:

Точная агрегация субстратов, так как она может быть пассивной и активной одновременно.

Поскольку подложки и устройства поступают из разных источников, можно быть уверенным в одном. Проекты корпусов ИС будут представлены в различных форматах, что довольно сложно.

 

Решение

 

Это поможет, если вы будете в курсе последних пакетов IC. И проекты должны поддерживать и включать:

  • Многодоменная интеграция
  • Золотая подпись
  • Цифровое прототипирование
  • Масштабируемость и диапазон
  • Передача прецизионного производства

 

Подведение итогов

 

Мы не можем не подчеркнуть важность выбора правильной упаковки ИС.Следовательно, с идеальной упаковкой вы не будете беспокоиться о коррозии или повреждении вашей печатной платы.

Вот почему мы уделили время подробному описанию упаковки ИС.

Итак, прежде чем принять решение о том, какой тип упаковки ИС вам нужен, примите во внимание следующие факторы:

  • Связь
  • Стоимость
  • Мощность
  • Монтажная емкость

Таким образом, вы сможете сузить свои возможности до минимума.

Итак, пожалуйста, сообщите нам, какая упаковка ИС, по вашему мнению, будет соответствовать вашим потребностям.Кроме того, вы можете поделиться своими мыслями и предложениями, связавшись с нами.

 

Взаимодействие пакетов микросхем (CPI) и его влияние на надежность корпусов флип-чипов

Аннотация

Взаимодействие чип-корпус (CPI) стало критической проблемой надежности для перевернутой упаковки чипа Cu/low-k с органической подложкой. В процессе сборки и последующих испытаний на надежность внутри корпуса возникают термомеханические деформации и напряжения из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения (КТР) чипа и подложки.Термическое остаточное напряжение вызывает множество проблем с механической надежностью в паяных соединениях и слое недоливки между кристаллом и подложкой, например, усталостное разрушение припоя и расслаивание при недоливе. Более того, термомеханическая деформация пакета может быть напрямую связана с межкомпонентным соединением Cu/low-k, вызывая большие локальные напряжения, приводящие к образованию и распространению межфазных трещин. Риск термомеханической надежности еще больше усугубляется внедрением диэлектриков со сверхнизким значением k для улучшения электрических характеристик и обязательным переходом от припоев, содержащих Pb, к припоям, не содержащим Pb, для экологической безопасности.Эти проблемы надежности, вызванные CPI, в перевернутой упаковке микросхем Cu / low-k исследуются в этой диссертации как на уровне микросхемы, так и на уровне упаковки с использованием муаровой интерферометрии высокого разрешения и анализа конечных элементов (FEA). Во-первых, термомеханическая деформация корпусов флип-чипов анализируется с помощью интерферометрии Муара высокого разрешения. Изучается влияние свойств недостаточного заполнения на деформацию корпуса, после чего проводится исследование стратегии правильного выбора заполнения для увеличения срока службы припоя и снижения риска межфазного отслоения в межсоединениях с недостаточным заполнением и с низким k при CPI.Обнаружено, что взаимодействие между чипом и корпусом максимально на этапе присоединения кристалла во время сборки и становится наиболее вредным для надежности чипа с низким k из-за высокой тепловой нагрузки, создаваемой процессом оплавления припоя перед недоливом. Метод трехмерного (3D) многоуровневого подмоделирования в сочетании с модифицированным методом закрытия виртуальных трещин (MVCC) используется для исследования межфазного отслоения, вызванного CPI, в межсоединениях Cu/low-k. Сначала он сосредоточен на влиянии диэлектриков и материалов припоя на надежность межсоединений с низким k, а затем расширен на эффект масштабирования, когда уменьшение размера межсоединений сопровождается увеличением количества уровней металла и внедрением пористых диэлектриков со сверхнизким k. .Также обсуждаются недавние исследования распространения трещины, вызванной CPI, в межсоединении с низким k и использование структур, препятствующих возникновению трещин, для повышения надежности чипа. Наконец, 3D-интеграция (3DI) со сквозными кремниевыми переходными отверстиями (TSV) была предложена как новейшее решение для увеличения плотности устройств без уменьшения масштаба. Анализируются проблемы термомеханической надежности, стоящие перед 3DI. Предложены и изучены три режима отказа. Обсуждается оптимизация конструкции трехмерных межсоединений для снижения термического остаточного напряжения и рисков разрушения и расслоения.

Терминология упаковки | Упаковка | TI.com

МЭК 62474 ДБ

База данных IEC 62474 (IEC 62474 DB) представляет собой всемирный нормативный список ограниченных веществ, приложений и пороговых значений, применяемых к электронным продуктам, поддерживаемый комитетом IEC 62474 Validation Team.Этот список был JIG-101, но был закрыт в 2012 году и в то время стал базой данных IEC 62474.

Продукты TI

, соответствующие требованиям RoHS, также полностью соответствуют веществам и пороговым значениям, определенным в базе данных IEC 62474 (ранее она называлась Совместным отраслевым руководством).

Флаги данных в поле IEC 62474 DB могут быть:

Да: полностью соответствует стандарту IEC 62474 DB.

Затронуто: Соответствует IEC 62474 DB с использованием веществ REACH SVHC, если их содержание выше порогового значения, REACH SVHC не ограничены в использовании, но если содержание превышает пороговое значение, должна быть доступна дополнительная информация.

Нет: не соответствует стандарту IEC 62474 DB.

Таблица преобразования PPM в массовые проценты

Частей на миллион (PPM) к массовым % таблица:

1 часть на миллион = 0.0001 %

10 частей на миллион = 0,001 %

100 частей на миллион = 0,01 %

1000 частей на миллион = 0,1 %

10000 частей на миллион = 1,0 %

ДОСТИГАТЬ

Регистрационная оценка, разрешение и ограничение химических веществ Европейского Союза (EU REACH), в котором перечислены вещества, вызывающие очень большую озабоченность (SVHC), а также вещества, подлежащие ограничению, REACH Приложение XVII.Список REACH SVHC обычно обновляется 2 раза в год, а список Приложения XVII REACH обновляется по мере необходимости. Последнее заявление TI REACH размещено на нашей странице информации об окружающей среде.

Флаги данных в поле REACH могут быть:

Да: полностью соответствует требованиям EU REACH.

Затронуто: используется только в том случае, если содержание вещества (веществ) SVHC REACH превышает пороговое значение 0,1% для статьи REACH. Любой REACH SVHC выше порогового значения не ограничен в использовании, но если он превышает пороговое значение, должна быть доступна дополнительная информация.

№: Не соответствует требованиям EU REACH — запрещенное вещество (вещества) в соответствии с Приложением REACH XVII содержится за пределами разрешенного применения.

Перерабатываемые металлы — ppm

Директива WEEE (отходы электрического и электронного оборудования) вызвала интерес к перерабатываемым металлам.TI сообщает значения на уровне массы (мг) и частей на миллион. Для WEEE расчеты частей на миллион выполняются на уровне компонентов. Ниже приведен пример расчета содержания золота в частях на миллион.

Пример: ppm= 1 000 000 * общее количество золота в компоненте (мг) / общий вес компонента (мг)

Масса золота = 0,23 мг и масса компонента = 128 мг

1 000 0000 * 0,23 мг золота / 128 мг компонента = 1797 частей на миллион

RoHS

27 января 2003 г. Европейский Союз принял «Ограничение на использование опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании» или закон «RoHS» 2002/95/EC, который вступил в силу 1 июля 2006 г.Последнее заявление TI RoHS можно найти на нашей странице информации об окружающей среде. Он ограничил следующие вещества на гомогенном (материальном) уровне с соответствующими максимальными пороговыми значениями.

1. Свинец (Pb):                                            0,1% (1000 ppm)

2. Ртуть (Hg):                                                    0,1% (1000 ppm)

3. Шестивалентный хром (Cr6+):                  0,1% (1000 ч/млн)

4. Кадмий (Cd):                                          0.01% (100 частей на миллион)

5. Полибромированные дифенилы (ПБД):              0,1% (1000 частей на миллион)

6. Полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ): 0,1% (1000 частей на миллион)

С тех пор в Директиву было внесено несколько обновлений, главным из которых является 2011/65/EU от 8 июня 2011 г., в котором исключения, срок действия которых истекает в 2011 г., были перенесены на будущие даты (большинство в 2016 г.). Поправка ЕС 2015/863, выпущенная 4 июня 2015 г. и вступающая в силу 22 июля 2019 г., добавила 4 фталата в список 6 запрещенных веществ:

.

7.Бис(2-этилгексил)фталат (ДЭФГ):          0,1% (1000 частей на миллион)

8. Бутилбензилфталат (ББФ):                    0,1%  (1000 частей на миллион)

9. Дибутилфталат (ДБФ):                                   0,1% (1000 частей на миллион)

10. Диизобутилфталат (ДИБФ):                   0,1% (1000 частей на миллион)

Дальнейшие изменения продолжают выпускаться, и TI будет поддерживать свою документацию и требования по мере их выпуска, включая информацию об исключениях, которые могут потребоваться.

Флаги данных в поле RoHS могут быть:

Да: полностью соответствует директиве ЕС RoHS, никаких исключений не требуется

Освобождение: полностью соответствует директиве ЕС RoHS с применением исключения

Нет: не соответствует директиве ЕС RoHS

.

Вещества с ограничениями RoHS – расчет частей на миллион

Расчеты частей на миллион производятся на уровне однородного материала и представляют собой наихудшие значения частей на миллион для каждого вещества RoHS.

PPM = (масса вещества / масса материала) * 1 000 000 * общее количество каждого вещества RoHS, содержащегося в материале.

ПРИМЕР: Свинец (Pb) в выводной рамке пример:

(масса свинца: 0,006273 мг / общая масса выводной рамки: 62,730001 мг) * 1 000 000 = 100 ppm

Упаковка коммерческих КМОП-чипов для интеграции в лабораторию на чипе

Сочетание интегральных схем с микрожидкостными технологиями позволяет устройствам типа «лаборатория на кристалле» (LOC) выполнять измерения, освобождая их от настольного оборудования.Однако эта интеграция затруднена с небольшими чипами, что кратко рассмотрено со ссылкой на ключевые показатели для сравнения корпусов. В этой статье мы представляем простой метод компоновки для включения изготовленных в литейном производстве кристаллов миллиметрового размера, содержащих комплементарные схемы металл-оксид-полупроводник (КМОП) в LOC. Чип встроен в пластину ручки из эпоксидной смолы, чтобы получить ровную поверхность большой площади, позволяющую последующую фотолитографическую постобработку и микрожидкостную интеграцию. Электрическое соединение вне чипа обеспечивается тонкопленочными металлическими дорожками, пассивированными париленом-С.Парилен имеет структуру, позволяющую выборочно обнажать активную чувствительную область чипа, обеспечивая прямое взаимодействие с жидкой средой. Этот метод подходит для любого размера кристалла и автоматически выравнивает поверхности кристалла и пластины ручки. Функциональность была продемонстрирована путем упаковки двух различных типов ИС датчиков CMOS, чипа биоусилителя с массивом поверхностных электродов, подключенных к внутренним усилителям для записи внеклеточных электрических сигналов, и чипа емкостного датчика для мониторинга адгезии и жизнеспособности клеток.Клетки культивировали на поверхности обоих типов чипов, и данные собирали с помощью ПК. Длительное культивирование (недели) показало, что упаковочные материалы биосовместимы. Срок службы упаковки был продемонстрирован воздействием жидкостей в течение более длительного времени (месяцы), и упаковка была достаточно прочной, чтобы ее можно было многократно стерилизовать и использовать повторно. Простота изготовления и хорошие характеристики этого метода упаковки должны обеспечить широкое распространение, тем самым стимулируя развитие миниатюрных сенсорных систем.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Global Chip Materials: дистрибьютор керамических корпусов

             

Компания Global Chip Materials является независимым дистрибьютором керамических упаковочных материалов для интегральных схем.У нас есть практически все доступные типы керамических корпусов самых распространенных размеров и конфигураций, а также конструкции с открытыми инструментами. Независимо от того, насколько велики или малы потребности, мы предлагаем надежный способ сократить время выполнения заказа и снизить стоимость материалов. Наш штат экспертов по упаковке вместе с нашими техническими данными онлайн поможет вам решить ваши потребности в упаковке быстрее и проще, чем когда-либо прежде.


Керамика Пакеты
Боковая пайка
PGA
Безвыводные чиподержатели
Quad Flat Packs
Cerquad
SOIC
Чип Пакеты весов
Керамика и металлические крышки

IC Розетки
TO Заголовки
Манекен Компоненты

 


Продукт Исследовательские инструменты
Производитель Технические характеристики
Механические чертежи
Фото продукта
Онлайн Заказ
Наличие на складе
В зависимости от заказчика Каталог
Оптовые цены
Онлайн RFQ
«Интеллектуальный» Чертежи
Запасы Менеджмент
ИК Опыт упаковки

Технический Чертежи и спецификации онлайн!


Это сайт оптимизирован для Microsoft Internet Эксплорер версии 5.0 или позже.

Copyright 2000-2011 ООО «Глобал Чип Материалс». Все права защищены.
Разработка сайта WayCalm Web Systems и Destiny Design.

Усовершенствованная упаковка флип-чипов | СпрингерЛинк

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») сценарий.тип = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.Цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.селектор запросов(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный переключать.setAttribute(«расширенная ария», !расширенная) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var узкаяBuyboxArea = покупная коробка.смещениеШирина -1 ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (allOptionsInitiallyCollapsed || узкаяBuyboxArea && индекс > 0) { переключать.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } еще { переключить.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.