Aktualności

Momentum buduje hybrydowe wiązanie miedzi, technologię, która może utorować drogę do pakietów 2.5D i 3D nowej generacji.

Odlewnie, dostawcy sprzętu, organizacje badawczo-rozwojowe i inne opracowują hybrydowe spajanie miedzi, czyli proces, w którym układa się i wiąże umiera za pomocą połączeń miedź-miedź w zaawansowanych pakietach.Wciąż trwające prace badawczo-rozwojowe, klejenie hybrydowe opakowań zapewniają większą przepustowość przy niższej mocy niż istniejące metody układania w stosy i klejenia.Ale klejenie hybrydowe jest również trudniejsze do wykonania.Ponadto istniejące technologie mogą się rozszerzyć dalej niż oczekiwano, wypychając punkt wstawiania do klejenia hybrydowego.

Hybrydowe wiązanie miedzi nie jest nowością.Począwszy od 2016 roku, dostawcy czujników obrazu CMOS zaczęli wysyłać produkty przy użyciu technologii łączenia płytek z płytkami hybrydowymi.W tym celu dostawca przetwarza płytkę logiczną.Następnie sprzedawca przetwarza oddzielną płytkę z pikselami.Dwie płytki są połączone za pomocą połączeń miedziano-miedzianych o drobnym skoku.Poszczególne chipy są krojone w kostkę na płytce, tworząc czujniki obrazu CMOS.

Klejenie hybrydowe działa prawie tak samo w przypadku zaawansowanych opakowań, ale jest bardziej skomplikowane.Sprzedawcy pracują nad inną odmianą zwaną łączeniem matrycy z płytką, w której układasz i łączysz matryce na przekładce lub innych matrycach.„Widzimy silną dynamikę w branży, aby opracować hybrydowe klejenie typu„ die-wafer ”- powiedział Stephen Hiebert, starszy dyrektor ds. Marketingu w KLA.„Kluczowe korzyści płynące z hybrydowego łączenia matryc z płytkami to możliwość heterogenicznej integracji chipów o różnych rozmiarach”.

Ta wersja przenosi zaawansowane pakowanie na wyższy poziom.W jednym przykładzie dzisiejszego zaawansowanego opakowania, sprzedawcy mogą zintegrować wieloskładnikowy stos DRAM w pakiecie i połączyć matryce przy użyciu istniejących schematów połączeń.W przypadku łączenia hybrydowego matryce DRAM są połączone za pomocą drobnych połączeń miedź-miedź, co zapewnia większą przepustowość.Podejście to można również zastosować do zaawansowanej logiki układania pamięci i innych kombinacji.

„Ma potencjał do wielu różnych zastosowań” - powiedział podczas niedawnej prezentacji Guilian Gao, wybitny inżynier w Xperi.„Przykładowe aplikacje obejmują 3D DRAM, heterogeniczną integrację i dezagregację chipów”.

Jest to jednak trudny proces.Hybrydowe wiązanie typu `` die-wafer '' wymaga nieskazitelnej matrycy, zaawansowanego sprzętu i doskonałych schematów integracji.Ale jeśli dostawcy sprawią, że to zadziała, technologia może być atrakcyjną opcją dla zaawansowanych projektów chipów.

Tradycyjnie, aby ulepszyć projekt, branża opracowuje system na chipie (SoC), w którym zmniejszasz różne funkcje w każdym węźle i pakujesz je na monolitycznej matrycy.Ale to podejście staje się coraz bardziej złożone i kosztowne w każdym węźle.Chociaż niektórzy będą nadal podążać tą ścieżką, wielu szuka alternatyw.Jednym ze sposobów uzyskania korzyści ze skalowania jest złożenie złożonych chipów w tradycyjnym zaawansowanym pakiecie.Kolejną opcją jest zaawansowane pakowanie za pomocą klejenia hybrydowego.

GlobalFoundries, Intel, Samsung, TSMC i UMC pracują nad hybrydowym klejeniem miedzi do opakowań.Podobnie Imec i Leti.Ponadto Xperi opracowuje wersję wiązania hybrydowego.Xperi udziela innym licencji na technologię.

 

Wiele opcji pakowania
Na rynku dostępnych jest wiele typów pakietów układów scalonych.Jednym ze sposobów segmentacji rynku opakowań jest typ połączeń międzysieciowych, który obejmuje połączenia drutowe, chipy typu flip-chip, opakowania na poziomie płytek (WLP) i przelotki silikonowe (TSV).Interkonekty służą do łączenia jednej kostki z drugą w pakietach.TSV mają najwyższe liczby we / wy, a następnie WLP, flip-chip i wirebond.Wiązanie hybrydowe, nowe połączenie międzysieciowe, ma wyższą gęstość niż TSV.

Według TechSearch, około 75% do 80% dzisiejszych opakowań opiera się na łączeniu drutów.Drut łączący łączy jeden chip z innym chipem lub podłożem za pomocą cienkich drutów.Łączenie drutów jest używane do pakowania towarów i układania w stosy matryc pamięci.

W flip-chipie, w różnych etapach procesu, tworzy się morze większych guzków lutowniczych lub malutkich miedzianych wybrzuszeń i słupków na wierzchu chipa.Urządzenie jest następnie odwracane i montowane na oddzielnej matrycy lub tablicy.Guzki lądują na miedzianych podkładkach, tworząc połączenie elektryczne.Matryce są łączone za pomocą systemu zwanego klejem waflowym.

W międzyczasie WLP pakuje matryce na opłatku.Fan-out to jeden typ WLP.„(Pakowanie na poziomie wafla) umożliwia nam tworzenie mniejszych dwuwymiarowych połączeń, które redystrybuują moc wyjściową matrycy krzemowej na większy obszar, umożliwiając wyższą gęstość we / wy, wyższą przepustowość i wyższą wydajność dla nowoczesnych urządzeń” - powiedział Cliff McCold, naukowiec z Veeco, podczas prezentacji w ECTC.

Tymczasem TSV są używane w zaawansowanych pakietach 2.5D / 3D.W 2.5D matryce są układane w stos na interposerze, który zawiera TSV.Interposer działa jako pomost między chipami a płytą, co zapewnia więcej wejść / wyjść i przepustowości.

Istnieją różne wersje pakietów 2.5D i 3D.Pamięć o dużej przepustowości (HBM), w której układa się kości DRAM na sobie, to jeden typ pakietu 3D.Pojawia się logika stosowa w logice lub logika w pamięci.„Logika dotycząca łączenia logiki nadal nie jest rozpowszechniona.Logika pamięci to coś, co jest coraz bliżej ”- powiedział Ramune Nagisetty, dyrektor ds. Integracji procesów i produktów w firmie Intel.

W opakowaniach najnowszym modnym hasłem są chiplety.Chiplety same w sobie nie są rodzajem opakowania.W przypadku chipletów producent chipów może mieć w bibliotece menu modułowych matryc lub chipletów.Klienci mogą mieszać i dopasowywać chiplety i łączyć je za pomocą schematu połączeń matrycowych w pakiecie.

Chiplety mogą znajdować się w istniejącym typie opakowania lub w nowej architekturze.„To metodologia architektury” - powiedział Walter Ng, wiceprezes ds. Rozwoju biznesu w UMC.„To optymalizacja rozwiązania silikonowego do wymaganego zadania.Wszystkie te czynniki mają wpływ na wydajność, niezależnie od tego, czy chodzi o prędkość, ciepło czy moc.Ma to również wpływ na koszty, w zależności od przyjętego podejścia ”.

W przypadku dzisiejszych najbardziej zaawansowanych pakietów 2.5D i 3D sprzedawcy używają istniejących schematów połączeń międzysieciowych i łączników waflowych.W tych pakietach matryce są układane w stosy i łączone za pomocą miedzianych mikroprzepustek i filarów.Oparte na materiałach lutowniczych wypukłości i słupki zapewniają małe, szybkie połączenia elektryczne między różnymi urządzeniami.

Najbardziej zaawansowane mikroprzepustki / filary to małe struktury o rozstawach od 40 μm do 36 μm.Boisko odnosi się do danej przestrzeni.Rozstaw 40 μm obejmuje słupek miedziany o wielkości 25 μm z odstępem 15 μm.

W przypadku wymagań o drobnym skoku przemysł stosuje zgrzewanie termiczne (TCB).Spajacz TCB podnosi kostkę i dopasowuje nierówności do tych z innej kostki.Łączy nierówności za pomocą siły i ciepła.

TCB to jednak powolny proces.Co więcej, miedziane wypukłości / filary zbliżają się do swoich fizycznych ograniczeń.Niektórzy uważają, że limit wynosi około 20 μm podziałek.

Niektórzy próbują przedłużyć wysokość uderzenia.Imec opracowuje technologię, która umożliwia 10 μm nierówności przy użyciu dzisiejszego TCB.7 μm i 5 μm znajdują się w dziale badań i rozwoju.

Obecne odstępy 40 μm mają wystarczającą ilość materiałów lutowniczych, aby skompensować wahania przepływu.„W przypadku skalowania do podziałki 10 μm i poniżej nie ma to już miejsca.W mikroprzepustkach o drobnej podziałce wydajność elektryczna i dobre formowanie połączenia są silnie zależne od dokładności, niewspółosiowości i nachylenia narzędzia TCB oraz stopnia odkształcenia lutowia ”- powiedział Jaber Derakhshandeh, starszy naukowiec w Imec, w artykule w ostatnia konferencja ECTC.

Aby rozszerzyć mikrobump, firma Imec opracowała proces metalowej przekładki.Tak jak poprzednio, na matrycy nadal tworzą się mikropęcherzyki.W procesie Imec na matrycy powstają również atrapy metalowych mikroprzepustek.Ślepe wypukłości przypominają maleńkie belki podtrzymujące konstrukcję.

„Imitacja metalowej mikropompy dystansowej jest wprowadzana do układania w stosy matrycy 3D do płytki w celu złagodzenia błędu pochylenia narzędzia TCB i kontrolowania odkształcenia lutowia, tak aby opór elektryczny i jakość tworzenia połączenia były takie same dla różnych miejsc łączenia umiera - powiedział Derakhshandeh.

Co to jest klejenie hybrydowe?
W pewnym momencie mikropompy / filary i TCB mogą się wyczerpać.W tym miejscu pasuje hybrydowe wiązanie miedzi. Oczekuje się, że zostanie wstawione po uderzeniu technologii mikropęcherzyków w ścianę, a nawet wcześniej.

Mikrobompy nie znikną w najbliższym czasie.Obie technologie - mikropompy i klejenie hybrydowe - będą miały swoje miejsce na rynku.To zależy od aplikacji.

Jednak klejenie hybrydowe nabiera tempa.TSMC, najbardziej głośny zwolennik, pracuje nad technologią zwaną System on Integrated Chip (SoIC).Wykorzystując łączenie hybrydowe, technologia SoIC TSMC umożliwia tworzenie odstępów poniżej 10 μm.Mówi się, że SoIC ma 0,25 razy większy skok podkładki niż istniejące schematy.Wersja o dużej gęstości zapewnia ponad 10-krotną prędkość komunikacji chip-chip z prawie 20000-krotną gęstością pasma i 20-krotnie większą energooszczędnością.

Planowany do produkcji w 2021 roku, SoIC może umożliwić zastosowanie kostek pamięci HBM i SRAM o drobnym skoku, a także architekturę chipów podobną do 3D.W porównaniu z dzisiejszymi HBM, „kostki pamięci DRAM zintegrowane z SoIC mogą oferować wyższą gęstość pamięci, przepustowość i wydajność energetyczną” - powiedział MF Chen, badacz z TSMC, w niedawnym artykule.

TSMC opracowuje łączenie hybrydowe chip-wafel.Samo klejenie wafli nie jest nowe i od lat jest używane w MEMS i innych zastosowaniach.Istnieją różne rodzaje klejenia płytek.„Wytwarzanie i pakowanie systemów mikroelektronicznych i mikroelektromechanicznych polega na sklejaniu dwóch podłoży lub płytek” - powiedział Xiao Liu, starszy chemik w Brewer Science, podczas prezentacji.„W procesach wytwarzania systemów mikroelektromechanicznych (MEMS) płytka urządzenia zostanie połączona z inną płytką, aby chronić wrażliwą strukturę MEMS.Technologie bezpośredniego spajania, takie jak spajanie i wiązanie anodowe lub technologie łączenia pośredniego, takie jak eutektyka metalu, spajanie termokompresyjne i łączenie adhezyjne, są powszechnie stosowanymi metodami w przemyśle mikroelektronicznym.Zastosowanie kleju łączącego jako pośrednika między dwoma podłożami pozwala na elastyczną obróbkę z kilkoma zaletami. ”

Hybrydowe wiązanie miedzi pojawiło się po raz pierwszy w 2016 roku, kiedy Sony zastosowało tę technologię w przetwornikach obrazu CMOS.Firma Sony udzieliła licencji na tę technologię firmie Ziptronix, która obecnie jest częścią Xperi.

W tym zastosowaniu technologia Xperi nosi nazwę Direct Bond Interconnect (DBI).DBI jest przeprowadzane w tradycyjnej fabryce i obejmuje proces łączenia płytek z płytkami.W trakcie przepływu obrabiana jest płytka, a następnie metalowe podkładki są zagłębione na powierzchni.Powierzchnia jest płaska, a następnie aktywowana.

Oddzielny wafel przechodzi podobny proces.Wafle są łączone dwuetapowo.Jest to wiązanie dielektryk-dielektryk, po którym następuje połączenie metal-metal.

„Ogólnie rzecz biorąc, wafel do płytki jest metodą z wyboru w produkcji urządzeń, w której płytki pozostają w fabrycznym środowisku front-end podczas całego przebiegu procesu” - powiedział Thomas Uhrmann, dyrektor ds. Rozwoju biznesowego w EV Group.„W tym przypadku przygotowanie płytki do klejenia hybrydowego wiąże się z wieloma wyzwaniami w zakresie zasad projektowania interfejsów, czystości, doboru materiałów oraz aktywacji i wyrównania.Każda cząstka na powierzchni tlenku wprowadza pustkę 100 do 1000 razy większą niż rozmiar cząsteczki ”.

Mimo to technologia jest sprawdzona w przypadku czujników obrazu.Teraz pracujemy nad innymi urządzeniami.„W planach są kolejne urządzenia, takie jak układanie pamięci SRAM w matryce procesora” - powiedział Uhrmann.

Klejenie hybrydowe do opakowań
W przypadku zaawansowanych opakowań z chipami przemysł pracuje również nad hybrydowym wiązaniem miedzianym typu "die-wafer" i "die-to-die".Obejmuje to układanie kostki na waflu, kostkę na przekładce lub kostkę na kostce.

Jest to trudniejsze niż klejenie płytek do płytek.„W przypadku hybrydowego łączenia matryc z płytkami, infrastruktura do obsługi matryc bez dodatków cząstek, a także możliwość łączenia matryc, stają się głównym wyzwaniem” - powiedział Uhrmann.„Chociaż projekt interfejsu i przetwarzanie wstępne dla poziomu matrycy można skopiować i / lub dostosować z poziomu płytki, istnieje wiele wyzwań związanych z obsługą matrycy.Zwykle procesy końcowe, takie jak krojenie w kostkę, obsługa matryc i transport matrycy na ramie folii, muszą być dostosowane do poziomów czystości z przodu, umożliwiając wysoką wydajność wiązania na poziomie matrycy.

„Wafer-to-wafer działa” - powiedział Uhrmann.„Kiedy patrzę na prace inżynieryjne i widzę, dokąd zmierza rozwój narzędzia (dla chip-to-wafel), jest to bardzo skomplikowane zadanie integracyjne.Ludzie tacy jak TSMC popychają branżę.Dlatego to zobaczymy.W produkcji bezpieczniejsze oświadczenie o porcie byłoby gdzieś w 2022 lub 2023 r. Potencjalnie mogłoby to nastąpić trochę wcześniej ”.

Hybrydowe klejenie opakowań jest inne pod innymi względami.Tradycyjnie pakowanie układów scalonych odbywa się w OSAT lub w pakowalni.W przypadku klejenia hybrydowego miedzi proces jest przeprowadzany w pomieszczeniu czystym w fabryce płytek, a nie w systemie OSAT.

W przeciwieństwie do tradycyjnych opakowań, które zajmują się defektami o wielkości μm, klejenie hybrydowe są wrażliwe na drobne wady w skali nm.Pomieszczenie czyste klasy fab jest wymagane, aby zapobiec zakłócaniu procesu przez drobne defekty.

Kontrola defektów jest tutaj krytyczna.„Ponieważ zaawansowane procesy pakowania są coraz bardziej złożone, a związane z nimi funkcje coraz mniejsze, potrzeba skutecznej kontroli procesu stale rośnie.Koszt awarii jest wysoki, biorąc pod uwagę, że procesy te wykorzystują drogie znane, dobre matryce ”- powiedział Tim Skunes, wiceprezes ds. Badań i rozwoju w CyberOptics.„Pomiędzy komponentami znajdują się wypukłości do wykonania pionowych połączeń elektrycznych.Kontrolowanie wysokości wypukłości i współpłaszczyznowości ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnych połączeń między ułożonymi w stos komponentami. ”

Rzeczywiście, znana dobra matryca (KGD) jest krytyczna.KGD to nieopakowana część lub nieosłonięta matryca, która spełnia podaną specyfikację.Bez KGD pakiet może mieć niską wydajność lub zawieść.

KGD jest ważny dla pakowalni.„Otrzymujemy gołe matryce i umieszczamy je w opakowaniu, aby dostarczyć produkt z funkcjonalnością.Ludzie proszą nas o zapewnienie bardzo wysokich plonów ”- powiedział Lihong Cao, dyrektor ds. Inżynierii i marketingu technicznego w ASE podczas niedawnego wydarzenia.„Więc jeśli chodzi o znaną dobrą matrycę, chcemy, aby była w pełni przetestowana z dobrą funkcjonalnością.Chcemy, żeby był w 100% ”.

Niemniej jednak przepływ hybrydowego łączenia matrycy z płytką jest podobny do procesu łączenia płytki z płytką.Duża różnica polega na tym, że żetony są krojone w kostkę i układane w stosy na przekładkach lub innych matrycach przy użyciu szybkich łączników typu flip-chip.

 

Cały proces zaczyna się w fabryce, w której wióry są przetwarzane na wafel przy użyciu różnych urządzeń.Ta część fabuły nazywana jest front-end-of-the-line (FEOL).W przypadku klejenia hybrydowego podczas przepływu obrabiane są dwie lub więcej płytek.

Następnie płytki są wysyłane do oddzielnej części fabryki zwanej zapleczem linii (BEOL).Przy użyciu różnych urządzeń wafle poddawane są jednemu procesowi damasceńskiemu w BEOL.

Pojedynczy proces damasceński jest dojrzałą technologią.Zasadniczo na waflu osadza się materiał tlenkowy.Malutkie przelotki są wytrawione i pokryte wzorem w tlenku.Przepusty są wypełniane miedzią w procesie osadzania.

To z kolei tworzy miedziane interkonekty lub podkładki na powierzchni płytek.Poduszki miedziane są stosunkowo duże, mierząc w skali μm.Ten proces jest nieco podobny do dzisiejszej zaawansowanej produkcji chipów w fabrykach.Jednak w przypadku zaawansowanych układów scalonych duża różnica polega na tym, że miedziane interkonekty są mierzone w nanoskali.

To dopiero początek procesu.Tutaj zaczyna się nowy hybrydowy proces łączenia miedzianych matryc Xperi.Inni używają podobnych lub nieco innych przepływów.

Pierwszym krokiem w procesie od matrycy do wafla firmy Xperi jest polerowanie powierzchni płytek za pomocą chemicznego polerowania mechanicznego (CMP).CMP prowadzony jest w systemie, który poleruje powierzchnię siłami chemicznymi i mechanicznymi.

Podczas tego procesu miedziane podkładki są lekko zagłębione na powierzchni wafla.Celem jest uzyskanie płytkiej i jednolitej wnęki, umożliwiającej dobre plony.

CMP to trudny proces.Jeśli powierzchnia jest nadmiernie wypolerowana, wgłębienie na podkładkę miedzianą staje się zbyt duże.Niektóre podkładki mogą nie łączyć się podczas procesu klejenia.Niedopolerowane pozostałości miedzi mogą powodować zwarcia elektryczne.

Jest na to rozwiązanie.Firma Xperi opracowała możliwości CMP 200 mm i 300 mm.„Technologia CMP znacznie się rozwinęła w ciągu ostatniej dekady dzięki innowacjom w zakresie projektowania sprzętu, opcji szlamu i monitorów w trakcie procesu, aby umożliwić powtarzalne i solidne procesy z dokładną kontrolą” - powiedziała Laura Mirkarimi, wiceprezes ds. Inżynierii w Xperi.

Następnie płytki przechodzą etap metrologiczny, który mierzy i charakteryzuje topografię powierzchni.Do scharakteryzowania powierzchni stosuje się mikroskopię sił atomowych (AFM) i inne narzędzia.AFM wykorzystuje małą sondę, aby umożliwić pomiary w strukturach.Ponadto stosowane są również systemy kontroli płytek.

To jest krytyczna część procesu.„W przypadku klejenia hybrydowego profil powierzchni wafla po uformowaniu podkładki damascenowej musi być mierzony z dokładnością poniżej nanometra, aby zapewnić, że podkładki miedziane spełniają wysokie wymagania dotyczące zagłębień lub występów” - powiedział Hiebert z KLA.„Główne wyzwania procesowe związane z hybrydowym wiązaniem miedzi obejmują kontrolę defektów powierzchni w celu zapobiegania powstawaniu pustek, kontrolę profilu powierzchni na poziomie nanometra w celu wsparcia solidnego styku podkładek hybrydowych oraz kontrolę wyrównania miedzianych podkładek na górnej i dolnej matrycy.Ponieważ odstępy między wiązaniami hybrydowymi stają się mniejsze, na przykład poniżej 2 μm w przepływach między płytkami lub mniej niż 10 μm w przepływach z matrycy do płytek, te wady powierzchni, profil powierzchni i wyrównanie podkładek wiążących stają się jeszcze bardziej znaczące. ”

To może nie wystarczyć.W pewnym momencie podczas tego przepływu niektórzy mogą rozważyć krok sondy.„Sondowanie bezpośrednio na miedzianych podkładkach lub miedzianych guzkach było tradycyjnie postrzegane jako niemożliwe” - powiedziała Amy Leong, wiceprezes firmy FormFactor.„Głównym problemem jest to, jak zapewnić stabilny kontakt elektryczny między końcówkami sondy a wypukłościami”.

W tym celu firma FormFactor opracowała konstrukcję końcówki sondy opartą na MEMS, nazwaną Skate.W połączeniu z niską siłą docisku końcówka delikatnie przebija się przez warstwę utleniania, tworząc kontakt elektryczny z nierównościami.

Więcej kroków
Po etapie metrologii wafle przechodzą proces czyszczenia i wyżarzania.Etap wyżarzania jest wykonywany w procesie wsadowym ze stosem wafli z matrycami na górze.

Następnie chipy są krojone w kostkę na waflu za pomocą ostrza lub laserowego systemu ukrycia w kostkę.To z kolei tworzy indywidualne wykrojniki do pakowania.Proces oddzielania matryc jest trudny.Może generować cząsteczki, zanieczyszczenia i wady krawędzi.

„W przypadku hybrydowego łączenia matrycy z płytką, krojenie płytek w kostkę i obsługa matryc stanowią dodatkowe źródła generowania cząstek, którymi należy zarządzać” - powiedział Hiebert z KLA.„Cięcie plazmowe jest w trakcie poszukiwań pod kątem hybrydowych schematów łączenia matrycy z płytką ze względu na znacznie niższe poziomy zanieczyszczenia cząsteczkami”.

Następny jest krok wiązania.Podczas pracy urządzenie wiążące typu flip-chip pobiera matrycę bezpośrednio z ramy do kostki.Następnie system umieści kość na płytce macierzystej lub innej kości.Obie struktury są natychmiast łączone w temperaturze pokojowej.W łączeniu hybrydowym miedzi, wióry lub płytki są łączone za pomocą połączenia dielektryk-dielektryk, a następnie połączenie metal-metal.

Ten proces wiąże się z pewnymi wyzwaniami, a mianowicie dokładnością wyrównania spoiw.W niektórych przypadkach dokładności wyrównania są rzędu kilku mikronów.Przemysł chce możliwości poniżej mikrometra.

„Chociaż wyrównanie matryc oraz przepustowość są wyzwaniem inżynieryjnym, spajacze typu flip chip już zrobili ogromny krok naprzód.Nadal istnieje wyzwanie związane z obsługą matryc o tym samym poziomie czystości w całej populacji ”- powiedział Uhrmann z EV Group.„Łączenie płytek z płytkami przechodzi do wymagań nakładania mniejszych niż 100 nm i dlatego kwalifikuje się do zaawansowanych węzłów.W przypadku matrycy do płytki zwykle istnieje zależność między dokładnością a przepustowością, gdzie wyższa dokładność jest zamieniana na mniejszą przepustowość populacji.Ponieważ narzędzia zostały zoptymalizowane pod kątem procesów backendowych, takich jak lutowanie i spajanie termokompresyjne, specyfikacja 1 µm była wystarczająco dobra przez długi czas.Hybrydowe łączenie matrycy z płytką zmieniło konstrukcje sprzętu, spowodowane dokładnością i czystością sprzętu.Nowa generacja narzędzi ma specyfikację znacznie poniżej 500 nm. ”

Przemysł przygotowuje spajających.Na ECTC BE Semiconductor (Besi) zaprezentowało pierwsze wyniki nowego hybrydowego prototypu łącznika chip-wafel, z docelowymi specyfikacjami 200 nm przy 3 σ, środowisku czystych pomieszczeń ISO 3 z 2000 UPH dla podłoży waflowych 300 mm.

„Maszyna składa się ze stołu waflowego (pod obszarem roboczym), stołu wafla substratu oraz dwóch lustrzanych systemów typu pick-and-place (w tym flipper, kamery i ruchome głowice wiążące) pracujących jednocześnie na jednym podłożu i płytce składowej do podwójna przepustowość ”, powiedziała w artykule Birgit Brandstätter, kierownik ds. finansowania badań i rozwoju w Besi.

Maszyna posiada stopień wejściowy, na który wkładane są magazynki na substraty (hosty) i płytki składowe.Podają się one do obszaru roboczego maszyny.Płytka hosta jest przenoszona do „tabeli substratów”.Płytka składowa jest przenoszona na „stół płytek” znajdujący się pod „stołem z podłożem”.Matryce z płytki składowej są pobierane i umieszczane na płytce nośnej.

„Cykl typu„ wybierz i umieść ”rozpoczyna się od rozpoznania elementu na płytce składowej za pomocą kamery waflowej.Pojedynczy chip jest wybierany, wyrzucany za pomocą igieł wypychacza, podnoszony za pomocą płetwy (lewej lub prawej), odwracany i przenoszony na narzędzie typu „chwyć i umieść” (z odpowiedniej strony) ”- powiedział Brandstätter.„Następnie głowica wiążąca przesuwa matrycę przez skierowaną do góry (komponentową) kamerę, która określa dokładne położenie matrycy na narzędziu typu„ chwyć i umieść ”.Następnie głowica łącząca przesuwa się do położenia podłoża, a kamera podłoża (skierowana w dół) wykrywa dokładne położenie spojenia na podłożu.Wyrównanie pod mikrometrem jest wykonywane za pomocą napędów piezoelektrycznych, a wyrównanie na miejscu podczas dokładnych ruchów jest wykorzystywane do dalszej optymalizacji pozycji matrycy.Na koniec głowica spajająca umieszcza matrycę w pozycji spajania z wybraną siłą wiązania i opóźnieniem wiązania.Cykl jest wykonywany równolegle dla lewej i prawej strony i jest powtarzany, aż podłoże zostanie w pełni wypełnione ”.

Według firmy maszyna automatycznie zmienia substrat i wafle składowe zgodnie z wymaganiami przepływu produkcji.Według firmy, aby osiągnąć wysoką dokładność, wprowadzono nowy sprzęt do osiowania i optyki do szybkiego, solidnego i bardzo dokładnego ustawiania.

Jednak bitwa jeszcze się nie skończyła.Mogą pojawić się błędy wyrównania.Mogą pojawić się wady.Podobnie jak w przypadku wszystkich urządzeń i pakietów, pakiety hybrydowe 2.5D i 3D prawdopodobnie przejdą więcej testów i kontroli.Nawet wtedy jedna zła kość mogłaby zabić paczkę.

Wniosek
Jasne jest, że łączenie hybrydowe to technologia umożliwiająca.Może to spowodować powstanie nowej klasy produktów.

Jednak klienci będą musieli rozważyć opcje i zagłębić się w szczegóły.To nie jest takie proste, jak się wydaje. (Od Marka LaPedusa)