செமிகண்டக்டர் டை பிணைப்பு செயல்முறை மற்றும் உபகரணங்கள் பற்றிய ஆராய்ச்சி

செமிகண்டக்டர் டை பற்றிய ஆய்வுபிணைப்பு செயல்முறை, பிசின் பிணைப்பு செயல்முறை, யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறை, மென்மையான சாலிடர் பிணைப்பு செயல்முறை, சில்வர் சிண்டரிங் பிணைப்பு செயல்முறை, சூடான அழுத்தி பிணைப்பு செயல்முறை, ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பு செயல்முறை உட்பட. செமிகண்டக்டர் டை பிணைப்பு உபகரணங்களின் வகைகள் மற்றும் முக்கியமான தொழில்நுட்ப குறிகாட்டிகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, வளர்ச்சி நிலை பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது, மேலும் வளர்ச்சியின் போக்கு எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

 

1 குறைக்கடத்தி தொழில் மற்றும் பேக்கேஜிங் பற்றிய கண்ணோட்டம்

குறைக்கடத்தி துறையில் குறிப்பாக அப்ஸ்ட்ரீம் குறைக்கடத்தி பொருட்கள் மற்றும் உபகரணங்கள், மிட்ஸ்ட்ரீம் குறைக்கடத்தி உற்பத்தி மற்றும் கீழ்நிலை பயன்பாடுகள் ஆகியவை அடங்கும். எனது நாட்டின் குறைக்கடத்தி தொழில் தாமதமாக தொடங்கியது, ஆனால் கிட்டத்தட்ட பத்து வருட விரைவான வளர்ச்சிக்குப் பிறகு, எனது நாடு உலகின் மிகப்பெரிய குறைக்கடத்தி தயாரிப்பு நுகர்வோர் சந்தையாகவும், உலகின் மிகப்பெரிய குறைக்கடத்தி உபகரண சந்தையாகவும் மாறியுள்ளது. குறைக்கடத்தி தொழில் ஒரு தலைமுறை உபகரணங்கள், ஒரு தலைமுறை செயல்முறை மற்றும் ஒரு தலைமுறை தயாரிப்புகள் என்ற முறையில் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. குறைக்கடத்தி செயல்முறை மற்றும் உபகரணங்களின் மீதான ஆராய்ச்சியானது தொழில்துறையின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்திற்கான முக்கிய உந்து சக்தியாகும் மற்றும் குறைக்கடத்தி தயாரிப்புகளின் தொழில்மயமாக்கல் மற்றும் வெகுஜன உற்பத்திக்கான உத்தரவாதமாகும்.

 

செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி வரலாறு என்பது சிப் செயல்திறனின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றம் மற்றும் அமைப்புகளின் தொடர்ச்சியான மினியேட்டரைசேஷன் ஆகியவற்றின் வரலாறு ஆகும். பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் உள் உந்து சக்தியானது உயர்நிலை ஸ்மார்ட்போன்களின் துறையில் இருந்து உயர் செயல்திறன் கொண்ட கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு போன்ற துறைகளுக்கு உருவாகியுள்ளது. குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியின் நான்கு நிலைகள் அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.

குறைக்கடத்தி லித்தோகிராஃபி செயல்முறை முனைகள் 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm மற்றும் 2 nm நோக்கி நகரும் போது, ​​R&D மற்றும் உற்பத்தி செலவுகள் தொடர்ந்து அதிகரித்து, மகசூல் விகிதம் குறைகிறது, மேலும் மூரின் விதி குறைகிறது. தொழில்துறை வளர்ச்சி போக்குகளின் கண்ணோட்டத்தில், தற்போது டிரான்சிஸ்டர் அடர்த்தியின் இயற்பியல் வரம்புகள் மற்றும் உற்பத்தி செலவுகளின் மிகப்பெரிய அதிகரிப்பு ஆகியவற்றால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, பேக்கேஜிங் சிறியமயமாக்கல், அதிக அடர்த்தி, உயர் செயல்திறன், அதிக வேகம், அதிக அதிர்வெண் மற்றும் உயர் ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றின் திசையில் உருவாகிறது. செமிகண்டக்டர் தொழில்துறையானது மூருக்குப் பிந்தைய காலத்தில் நுழைந்துள்ளது, மேலும் மேம்பட்ட செயல்முறைகள் செதில் உற்பத்தி தொழில்நுட்ப முனைகளின் முன்னேற்றத்தில் மட்டும் கவனம் செலுத்தவில்லை, ஆனால் படிப்படியாக மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்திற்கு மாறுகிறது. மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பம் செயல்பாடுகளை மேம்படுத்துவது மற்றும் தயாரிப்பு மதிப்பை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், உற்பத்திச் செலவுகளை திறம்படக் குறைத்து, மூரின் சட்டத்தைத் தொடர முக்கியமான பாதையாக மாறும். ஒருபுறம், மையத் துகள் தொழில்நுட்பம் சிக்கலான அமைப்புகளை பல பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களாகப் பிரிக்கப் பயன்படுகிறது, அவை பன்முக மற்றும் பன்முக பேக்கேஜிங்கில் தொகுக்கப்படலாம். மறுபுறம், ஒருங்கிணைந்த கணினி தொழில்நுட்பம் பல்வேறு பொருட்கள் மற்றும் கட்டமைப்புகளின் சாதனங்களை ஒருங்கிணைக்கப் பயன்படுகிறது, இது தனித்துவமான செயல்பாட்டு நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. பல்வேறு பொருட்களின் பல செயல்பாடுகள் மற்றும் சாதனங்களின் ஒருங்கிணைப்பு மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் உணரப்படுகிறது, மேலும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளிலிருந்து ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகளுக்கு வளர்ச்சி உணரப்படுகிறது.

 

செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங் என்பது சிப் உற்பத்திக்கான தொடக்கப் புள்ளியாகும் மற்றும் சிப்பின் உள் உலகத்திற்கும் வெளிப்புற அமைப்புக்கும் இடையே ஒரு பாலமாகும். தற்போது, ​​பாரம்பரிய குறைக்கடத்தி பேக்கேஜிங் மற்றும் சோதனை நிறுவனங்களுக்கு கூடுதலாக, குறைக்கடத்திசெதில்ஃபவுண்டரிகள், குறைக்கடத்தி வடிவமைப்பு நிறுவனங்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த கூறு நிறுவனங்கள் மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் அல்லது தொடர்புடைய முக்கிய பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பங்களை தீவிரமாக உருவாக்கி வருகின்றன.

 

பாரம்பரிய பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய செயல்முறைகள்செதில்மெலிதல், கட்டிங், டை பிணைப்பு, கம்பி பிணைப்பு, பிளாஸ்டிக் சீல், எலக்ட்ரோபிளேட்டிங், விலா வெட்டு மற்றும் மோல்டிங், முதலியன. அவற்றில், டை பிணைப்பு செயல்முறை மிகவும் சிக்கலான மற்றும் முக்கியமான பேக்கேஜிங் செயல்முறைகளில் ஒன்றாகும், மேலும் டை பிணைப்பு செயல்முறை கருவியும் ஒன்றாகும். செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங்கில் மிகவும் முக்கியமான மைய உபகரணம், மற்றும் அதிக சந்தை மதிப்பு கொண்ட பேக்கேஜிங் கருவிகளில் ஒன்றாகும். மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பம் லித்தோகிராபி, எச்சிங், மெட்டலைசேஷன் மற்றும் பிளானரைசேஷன் போன்ற முன்-இறுதி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தினாலும், மிக முக்கியமான பேக்கேஜிங் செயல்முறை இன்னும் டை பிணைப்பு செயல்முறையாகும்.

 

2 செமிகண்டக்டர் டை பிணைப்பு செயல்முறை

2.1 கண்ணோட்டம்

டை பிணைப்பு செயல்முறை சிப் லோடிங், கோர் லோடிங், டை பாண்டிங், சிப் பிணைப்பு செயல்முறை, முதலியன என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. டை பிணைப்பு செயல்முறை படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. பொதுவாக, டை பிணைப்பு என்பது வெல்டிங் தலையைப் பயன்படுத்தி செதில் இருந்து சிப்பை எடுப்பதாகும். வெற்றிடத்தைப் பயன்படுத்தி உறிஞ்சும் முனை, மற்றும் காட்சி வழிகாட்டுதலின் கீழ் முன்னணி சட்டகம் அல்லது பேக்கேஜிங் அடி மூலக்கூறின் நியமிக்கப்பட்ட திண்டு பகுதியில் வைக்கவும், எனவே சிப் மற்றும் திண்டு பிணைக்கப்பட்டு சரி செய்யப்பட்டுள்ளது. டை பிணைப்பு செயல்முறையின் தரம் மற்றும் செயல்திறன் நேரடியாக அடுத்தடுத்த கம்பி பிணைப்பின் தரம் மற்றும் செயல்திறனை பாதிக்கும், எனவே குறைக்கடத்தி பின்-இறுதி செயல்பாட்டில் முக்கிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்று டை பிணைப்பு.

 

வெவ்வேறு குறைக்கடத்தி தயாரிப்பு பேக்கேஜிங் செயல்முறைகளுக்கு, தற்போது ஆறு முக்கிய டை பிணைப்பு செயல்முறை தொழில்நுட்பங்கள் உள்ளன, அதாவது பிசின் பிணைப்பு, யூடெக்டிக் பிணைப்பு, மென்மையான சாலிடர் பிணைப்பு, வெள்ளி சிண்டரிங் பிணைப்பு, சூடான அழுத்தி பிணைப்பு மற்றும் ஃபிளிப்-சிப் பிணைப்பு. நல்ல சிப் பிணைப்பை அடைய, டை பிணைப்பு செயல்பாட்டில் உள்ள முக்கிய செயல்முறை கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் ஒத்துழைக்க வேண்டும், முக்கியமாக டை பிணைப்பு பொருட்கள், வெப்பநிலை, நேரம், அழுத்தம் மற்றும் பிற கூறுகள் உட்பட.

 

2. 2 பிசின் பிணைப்பு செயல்முறை

பிசின் பிணைப்பின் போது, ​​சிப்பை வைப்பதற்கு முன், லீட் ஃப்ரேம் அல்லது பேக்கேஜ் அடி மூலக்கூறுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு பிசின் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், பின்னர் டை பிணைப்பு தலை சிப்பை எடுக்கிறது, மேலும் இயந்திர பார்வை வழிகாட்டுதலின் மூலம், சிப் துல்லியமாக பிணைப்பில் வைக்கப்படுகிறது. பிசின் பூசப்பட்ட லீட் பிரேம் அல்லது பேக்கேஜ் அடி மூலக்கூறின் நிலை மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட டை பிணைப்பு விசை டை பிணைப்பு இயந்திர தலையின் மூலம் சிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, சிப் மற்றும் லீட் பிரேம் அல்லது பேக்கேஜ் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையில் ஒரு பிசின் லேயரை உருவாக்குதல், இதனால் சிப்பைப் பிணைத்தல், நிறுவுதல் மற்றும் சரிசெய்தல் ஆகியவற்றின் நோக்கத்தை அடைய முடியும். இந்த டை பிணைப்பு செயல்முறை பசை பிணைப்பு செயல்முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் டை பிணைப்பு இயந்திரத்தின் முன் பிசின் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.

 

பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் பசைகளில் எபோக்சி பிசின் மற்றும் கடத்தும் வெள்ளி பேஸ்ட் போன்ற குறைக்கடத்தி பொருட்கள் அடங்கும். ஒட்டும் பிணைப்பு என்பது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி சிப் டை பிணைப்பு செயல்முறையாகும், ஏனெனில் செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானது, செலவு குறைவு மற்றும் பல்வேறு பொருட்களைப் பயன்படுத்தலாம்.

 

2.3 யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறை

யூடெக்டிக் பிணைப்பின் போது, ​​யூடெக்டிக் பிணைப்புப் பொருள் பொதுவாக சிப் அல்லது ஈயச் சட்டத்தின் அடிப்பகுதியில் பயன்படுத்தப்படும். யூடெக்டிக் பிணைப்பு சாதனம் சிப்பை எடுக்கிறது மற்றும் லெட் ஃப்ரேமின் தொடர்புடைய பிணைப்பு நிலையில் சிப்பை துல்லியமாக வைக்க இயந்திர பார்வை அமைப்பால் வழிநடத்தப்படுகிறது. சிப் மற்றும் லீட் ஃப்ரேம் ஆகியவை வெப்பம் மற்றும் அழுத்தத்தின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டின் கீழ் சிப் மற்றும் பேக்கேஜ் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையில் ஒரு யூடெக்டிக் பிணைப்பு இடைமுகத்தை உருவாக்குகின்றன. யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறை பெரும்பாலும் ஈய சட்டத்திலும் பீங்கான் அடி மூலக்கூறு பேக்கேஜிங்கிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

 

யூடெக்டிக் பிணைப்பு பொருட்கள் பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் இரண்டு பொருட்களால் கலக்கப்படுகின்றன. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களில் தங்கம் மற்றும் தகரம், தங்கம் மற்றும் சிலிக்கான் போன்றவை அடங்கும். யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறையைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​முன்னணி சட்டகம் அமைந்துள்ள டிராக் டிரான்ஸ்மிஷன் தொகுதி சட்டத்தை முன்கூட்டியே சூடாக்கும். யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறையை உணர்ந்து கொள்வதற்கான திறவுகோல் என்னவென்றால், யூடெக்டிக் பிணைப்பு பொருள் ஒரு பிணைப்பை உருவாக்க இரண்டு கூறுகளின் உருகும் புள்ளியை விட மிகக் குறைவான வெப்பநிலையில் உருக முடியும். யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்பாட்டின் போது சட்டகம் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுவதைத் தடுக்க, யூடெக்டிக் பிணைப்பு செயல்முறை பெரும்பாலும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் கலந்த வாயு போன்ற பாதுகாப்பு வாயுக்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

 

2. 4 மென்மையான சாலிடர் பிணைப்பு செயல்முறை

மென்மையான சாலிடர் பிணைப்பு போது, ​​சிப் வைப்பதற்கு முன், முன்னணி சட்டத்தின் மீது பிணைப்பு நிலை tinned மற்றும் அழுத்தும், அல்லது இரட்டை tinned, மற்றும் முன்னணி சட்டத்தை பாதையில் வெப்பப்படுத்த வேண்டும். மென்மையான சாலிடர் பிணைப்பு செயல்முறையின் நன்மை நல்ல வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகும், மேலும் தீமை என்னவென்றால், இது ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்ய எளிதானது மற்றும் செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் சிக்கலானது. டிரான்சிஸ்டர் அவுட்லைன் பேக்கேஜிங் போன்ற சக்தி சாதனங்களின் முன்னணி சட்ட பேக்கேஜிங்கிற்கு இது பொருத்தமானது.

 

2. 5 வெள்ளி சிண்டரிங் பிணைப்பு செயல்முறை

தற்போதைய மூன்றாம் தலைமுறை ஆற்றல் குறைக்கடத்தி சிப்புக்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய பிணைப்பு செயல்முறையானது உலோகத் துகள் சின்டரிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதாகும், இது கடத்தும் பசையில் இணைப்பிற்குப் பொறுப்பான எபோக்சி பிசின் போன்ற பாலிமர்களைக் கலக்கிறது. இது சிறந்த மின் கடத்துத்திறன், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் உயர் வெப்பநிலை சேவை பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில் மூன்றாம் தலைமுறை செமிகண்டக்டர் பேக்கேஜிங்கில் மேலும் முன்னேற்றங்களுக்கு இது ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும்.

 

2.6 தெர்மோகம்ப்ரஷன் பிணைப்பு செயல்முறை

உயர்-செயல்திறன் கொண்ட முப்பரிமாண ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் பேக்கேஜிங் பயன்பாட்டில், சிப் இன்டர்கனெக்ட் இன்புட்/அவுட்புட் பிட்ச், பம்ப் சைஸ் மற்றும் பிட்ச் ஆகியவற்றின் தொடர்ச்சியான குறைப்பு காரணமாக, குறைக்கடத்தி நிறுவனமான இன்டெல் மேம்பட்ட சிறிய பிட்ச் பிணைப்பு பயன்பாடுகளுக்கான தெர்மோகம்ப்ரஷன் பிணைப்பு செயல்முறையை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளது, சிறிய பிணைப்பு 40 முதல் 50 μm அல்லது 10 சுருதி கொண்ட பம்ப் சில்லுகள் μm தெர்மோகம்ப்ரஷன் பிணைப்பு செயல்முறை சிப்-டு-வேஃபர் மற்றும் சிப்-டு-சப்ஸ்ட்ரேட் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது. வேகமான பல-படி செயல்முறையாக, தெர்மோகம்ப்ரஷன் பிணைப்பு செயல்முறையானது, சீரற்ற வெப்பநிலை மற்றும் சிறிய அளவிலான சாலிடரின் கட்டுப்படுத்த முடியாத உருகுதல் போன்ற செயல்முறை கட்டுப்பாட்டு சிக்கல்களில் சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. தெர்மோகம்ப்ரஷன் பிணைப்பின் போது, ​​வெப்பநிலை, அழுத்தம், நிலை போன்றவை துல்லியமான கட்டுப்பாட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.

 

2.7 ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பு செயல்முறை

ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பு செயல்முறையின் கொள்கை படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஃபிளிப் மெக்கானிசம் செதில் இருந்து சிப்பை எடுத்து, சிப்பை மாற்ற 180° புரட்டுகிறது. சாலிடரிங் ஹெட் முனை ஃபிளிப் மெக்கானிசத்திலிருந்து சிப்பை எடுக்கிறது, மேலும் சிப்பின் பம்ப் திசை கீழ்நோக்கி உள்ளது. வெல்டிங் ஹெட் முனை பேக்கேஜிங் அடி மூலக்கூறின் மேல் பகுதிக்குச் சென்ற பிறகு, பேக்கேஜிங் அடி மூலக்கூறில் சிப்பைப் பிணைத்து சரி செய்ய கீழ்நோக்கி நகர்கிறது.

 

ஃபிளிப் சிப் பேக்கேஜிங் என்பது மேம்பட்ட சிப் இன்டர்கனெக்ஷன் தொழில்நுட்பம் மற்றும் மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய வளர்ச்சி திசையாக மாறியுள்ளது. இது அதிக அடர்த்தி, அதிக செயல்திறன், மெல்லிய மற்றும் குறுகிய பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் டேப்லெட்டுகள் போன்ற நுகர்வோர் மின்னணு தயாரிப்புகளின் மேம்பாட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும். ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பு செயல்முறை பேக்கேஜிங் செலவைக் குறைக்கிறது மற்றும் அடுக்கப்பட்ட சில்லுகள் மற்றும் முப்பரிமாண பேக்கேஜிங்கை உணர முடியும். இது 2.5D/3D ஒருங்கிணைந்த பேக்கேஜிங், வேஃபர்-லெவல் பேக்கேஜிங் மற்றும் சிஸ்டம்-லெவல் பேக்கேஜிங் போன்ற பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஃபிளிப் சிப் பிணைப்பு செயல்முறையானது மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தொழில்நுட்பத்தில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் திட டை பிணைப்பு செயல்முறையாகும்.